JPH0298287A

JPH0298287A - 静止画記録装置及び撮像光学系

Info

Publication number: JPH0298287A
Application number: JP63251053A
Authority: JP
Inventors: Naoya Hayashi; 直哉林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1990-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は静止画を記録媒体に記録する静止画記録装置と
その撮像光学系に関し、特に撮像光学系による記録画像
の劣化を信号処理の手法で復元するために必要な情報を
記録する静止画記録装置とその撮像光学系に関する。

〔従来の技術〕

画像を録画すると記録装置の伝達関数が一般に低域通過
型の周波数特性を持っているため記録された画像の高周
波成分は減衰し、高周波成分のコントラストが低下して
画質の劣化が生じる。特に撮像光学系で生じる劣化は撮
像時の撮像光学系の設定条件によって異なる。従来では
・この劣化を補償するのに、録画された画像を表示装置
で再生する際にあらかじめ決められている周波数をフィ
ルタで強調する方法ととっていた。そのような従来の静
止画記録再生装置と表示装置の例として、電子スチルカ
メラで録画した画像を再生機で再生しテレビジョン受像
機で表示する場合について説明する。

電子スチルカメラの録画部と再生機の再生部及びテレビ
ジョン受像機の構成は、第２図のように表すことができ
る。ただし不必要な部分は省略しである。電子スチルカ
メラ３０の録画部は、被写体像を撮像してそれを映像信
号に変換する撮像系８と、映像信号を変調してビデオフ
ロッピーに記録する変調回路７からなっている。撮像系
８は、撮像光学系を構成する前群レンズ系１と後群レン
ズ系３及びその間にある絞り２と、シャッタ４と撮像素
子５とその読み出し回路６からなる。撮像光学系で撮像
素子５上に結像する被写体像をシャッタ４で時間的に切
り取り、撮像素子でそれを映像信号に変換して読み出し
回路６で読み出す。読み出された映像信号は、変調回路
７でビデオフロッピーに記録するための変調を受け、ビ
デオフロッピー３１に記録される。再生時には、再生機
３２の復調回路２５でビデオフロッピー３１に記録され
た信号が読み出されビデオ信号に変換され、テレビジョ
ン受像機５０に入力される。

テレビジョン受像機５０では、ビデオ信号はＹ。

Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ復調回路５１で輝度信号（以下Ｙ信号と
いう）と２つの色差信号（以下Ｒ−Ｙ信号。

Ｂ−Ｙ信号という）に復調され、Ｙ信号を画質調整回路
５２に入力して画質を調整し、ＲＧＢ合成回路５３でＲ
信号、Ｇ信号、Ｂ信号を合成し、受像管５４に入力して
表示する。画質調整回路５２は受像管５４で表示すると
きに劣化する高周波成分を補償すること、好みによって
画像の鮮鋭度を変えることを兼ねる回路で、その周波数
特性は画像の鮮鋭度を上げる場合、画質調整回路の周波
数特性は例えば第３図のように２Ｍｆｌｚ付近を強調す
るような特性になっていて、これにより水平方向の鮮鋭
度を向上させるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の静止画記録装置で録画された画像の劣
化した高周波成分を復元しようとすると、画質調整回路
によって特定の周波数付近を強調することになる。この
ような方法は画像の劣化の程度すなわち静止画記録装置
の伝達特性を反映していないので、得られる画像は鮮鋭
度が十分に上がらなかったり、特定の周波数だけが強調
されて不自然な画像になることがある。また静止画記録
装置の伝達特性は撮像時の設定条件によって変わるので
、このような伝達特性を従来のような特定の周波数を強
調する方法で十分に補償することはできない。特に静止
画記録装置が画像の高周波成分まで記録できる場合には
、劣化した高周波成分が記録されているので、従来の方
法によって鮮鋭度が向上した自然な画像を再生すること
はできない。

本発明の目的は鮮鋭度が向上した自然な画像が再生でき
る情報を検出し、それを画像に付加して記録する静止画
記録装置及びその情報を装置の構成を複雑にすることな
く検出することができる撮像光学系を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

劣化した高周波成分の自然な復元をするには、静止画記
録装置の伝達特性が推定できる情報を画像とともに記録
しておけばよい。本発明の静止画記録装置は、撮像時に
撮像光学系の伝達関数が推定できる情報を検出する手段
と、それを画像ととともに記録する手段を備えている。

また本発明の撮像光学系は、本発明の静止画記録装置の
撮像光学系が交喚可能である場合に、撮像時の撮像光学
系の伝達関数が推定できる情報を検出する手段を装置の
構成を複雑にすることなく実現する構成を有している。

またこの情報は、撮像時の光軸付近の被写体からみた撮
像光学系の開口の大きさをｌとし、撮像光学系に等価な
単レンズの像側主点と撮像素子の撮像面の距離をｄｏ、
及び被写体像を形成する光の波長の平均をλとしたとき
、撮像光学系の伝達関数のパラメータとなるｌ／＜λｄ
、）を再生できる情報と、必要な場合にはレンズの周波
数特性を識別する符号からなっている。

ここでまず撮像光学系の伝達関数を推定できる情報につ
いて説明する。レンズの伝達関数は、レンズの開口とレ
ンズ自身の収差によって決まる。

光軸付近の被写体の画像の、薄い無収差レンズの開口に
よる劣化の伝達関数は、例えば文献ｒｌｎｔ−ｒｏｄｕ
ｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　０ｐｔｉｃｓ、　
Ｊ、Ｗ、Ｇｏｏｄｍａｎ著ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ　Ｂ
ＯＯＫ　ＣＯＭＰＡＮＹ　（１９６８）　５．　６章」
に載っており、線形で位置不変な劣化として知られてい
る。インコヒーレント照明での無収差レンズの直径ｌの
円形開口による劣化の伝達関数をＨ（ｓ）（ｓは径方向
の正の周波数）とすると、Ｈ（ｓ）は（１）式のように
なる。またこれを図示すると第４図（円形有限開口のレ
ンズの周波数特性）のようになる。

Ｓ≦２Ｓ。

＝０Ｓ＞２Ｓ。

・　・　・（１）ｌ　：円形開口の直径 λ　：光の波長の平均ｄ五　二レンズの像側主点から像までの距離したがって
Ｈ（ｓ）は、ｌ、λ、ｄ五のパラメータによって定める
ことができる。また実際のレンズでは絞りの大きさを変
えて開口の大きさを変えるが、一般に絞りを広げるほど
収差が大きくなる。従って無収差レンズとみなせない場
合、Ｈ（Ｓ）は（１１式にあわなくなるが、線形性が成
り立つような収差であれば、無収差レンズの伝達関数を
実際の伝達関数にあわせて補正することで対応できる。

つまり開口の大きさによって＋１１式の値を補正するこ
とで対応できる。

さらに実際の撮像光学系は１枚のレンズで構成されるこ
とは少なく、複数のレンズで構成されるのが普通である
が、この場合でも撮像光学系を構成するレンズを等価な
単レンズに置き換えて考えることができる０例えば第５
図（ａ）のように３枚のレンズで構成されるレンズ系（
左側が被写体側、右側が像側とする）では、第５図（Ｃ
）のように２つの主点Ｐ＋、Ｐｇを持つ単レンズに置き
換えられる。ここで主点Ｐ２は、光軸に平行に入射した
光線の延長線と、その光線が焦点に入る線を逆に延長し
た線との交点Ｈ２から光軸におろした垂線の足であり、
像側主点と呼ばれる。主点Ｐ。

も第５図（ｂ）のように像側から同様に光軸に平行な光
線を入射して求めることができ、これは物体側主点と呼
ばれる。また撮像レンズ系の焦点距離は、等価なレンズ
の焦点距離（第５図のｆ）になる。また撮像光学系には
一般に円形の絞りが入っていて、撮像素子に結像する光
束を制限するが、この光束の制限量を表すのに光軸に平
行な入射光線が前述した等価なレンズを横切る断面の直
径で表す。これは撮像光学系の有効口径と呼ばれ、無限
遠の被写体からみた開口の大きさを表す。あるいは撮像
光学系の焦点距離を有効口径で割った値であるＦ値で表
す。そして前述した等価な単レンズの像側主点から被写
体までの距離ｄ８、光軸付近の被写体からみた撮像光学
系の開口の大きさｌ、被写体像を形成する光の波長の平
均λをパラメータとして、収差が無視できる撮像光学系
の伝達関数を（１）式のように表すことができる。また
無収差とみなせない場合でも、線形性が成り立つような
収差であれば、前述した単レンズと同様に光軸付近の被
写体からみた撮像光学系の開口の大きさによって＋１）
式の値を補正することで対応できる。また後述するよう
に被写体からみた撮像光学系の開口の大きさを有効口径
で近似できる場合は、有効口径によって（１１式の値を
補正することで対応できる。

そしてこのような線形で位置不変な伝達関数を持つ系で
は、入力画像をｆ、、（ｘ、ｙ）、そのフーリエ変換を
ＦＯ（ｕ、　　ｖ）　、伝達関数をＨｏ（ｕ。

■）、出力画像をｇｏ　（ｘ、　　ｙ）　、そのフーリ
エ変換をＧＯ（ｕ、Ｖ）とすると（２）式が成り立つ。

Ｃ，（ｕ、　　Ｖ）　＝ＨＯ（ｕ、　　Ｖ）　ＦＯ（ｕ
、　　ｖ）・　・　・（２）撮像光学系の場合は、光軸付近の被写体をその像と同じ
大きさに縮小あるいは拡大した画像をｆ　（ｘ、　　ｙ
）　、被写体像をｇ　（ｘ、　　ｙ）とすると、（１１
式は直流分で正規化した伝達関数なので（３）式が成り
立つ。

・　・　・（３）したがってＦ　（ｕ、ｖ）を（３）式から求めそれを逆
フーリエ変換すれば劣化のないｆ　　（ｘ、　　ｙ）が
求まり、記録するときに撮像光学系で劣化した高周波を
復元することができる。この復元画像は撮像光学系の伝
達関数をもとにして復元されているので自然な画像にな
る。また（１１式の伝達関数は光軸付近の被写体に対し
て成り立つ式であるが、光軸からはなれた被写体に対し
ても劣化した高周波をかなり復元できる。したがって記
録された画像の広い範囲に対して有効である。以下では
被写体は光軸付近にあると仮定する。この方法は逆フィ
ルタリングと呼ばれる手法であるが、被写体像ｇ（ｘ、
　　ｙ）に雑音が加わっている場合には、逆フィルタリ
ングによって雑音が強調されてしまい、かえって画質が
悪くなることもある。しかしこれを避けるためのフィル
タも多く開発されており、その詳細は文献ｒＯｐｌｕｓ
　Ｅ別冊画像処理アルゴリズムの最新動向　高木、鳥脇
、田村編（１９６８年）、３章」に説明されている。従
って撮像光学系の伝達関数がわかれば、劣化した画像を
復元できる可能性が大きい。また実際の計算は連続系で
はなく、ｆ　（ｘ　＋　ｙ　）　＋　ｇ　（ｘ　＋　ｙ
　）　＋　Ｈ（２）の標本点をとって離散系で計算され
ることが多い。

この場合フーリエ変換は離散フーリエ変換を使って実行
できる。

本発明の静止画記録装置及びその撮像光学系は、撮像光
学系の伝達関数を与えるパラメータである１／（λｄえ
）を再生できる情報と撮像光学系が無収差とみなすこと
ができない場合には、撮像光学系の伝達関数を表す符号
を画像とともに記録しておくが、次にこれらの実現方法
について述べる。

被写体にピントを合わせたときのｌとｄｌは、次に述べ
るように求めることができる。撮像光学系は前述したよ
うに一般に複数のレンズで構成されているが、まず焦点
距離が常に一定になるように構成された撮像光学系（以
下単焦点撮像光学系と呼ぶ）について説明する。ピント
合わせは、撮像光学系を構成するレンズの一部あるいは
全部を撮像光学系の光軸に平行に移動させて行う。ピン
ト合わせのために移動させるレンズはフォーカシングレ
ンズと呼ばれる。そしてこのフォーカシングレンズの位
置に対応して撮像光学系に等価な単レンズの位置が決ま
るので、フォーカシングレンズの位置がわかればｄ、が
−意に求まる。フォーカシングレンズの位置の検出はフ
ォーカシングレンズの移動が一般に撮像光学系の鏡筒に
備わっているフォーカシングリングを回転させて行われ
ることから、フォーカシングリングの回転角を検出する
ことによりできる。フォーカシングリングの回転角の検
出は、例えば第６図に示すリングの回転角検出機構を使
って行うことができる。

ここで第６図について説明する。第６図でリング４０に
電極４１が接続され、これは撮像光学系の鏡筒に固定さ
れた抵抗４５に接続されて可変抵抗を構成している。抵
抗４５の一端は接地され、他端は電源４４により一定の
電位に固定されている。電極４１は入力インピーダンス
の高いＡ／Ｄ変換器４２に接続され、Ａ／Ｄ変換器４２
の出力はマイクロプロセッサ４３に入力される。電極４
１と抵抗４５は可変抵抗を構成してるので電極４１の電
位はリング４０を回転させると変化する。従ってこの電
位をＡ／Ｄ変換器４２でデジタル化してマイクロプロセ
ッサ４３で読み取り、リングの基準位置に対応する電極
４１の電位と比較することにより電気的にリング４０の
回転角を検出できる。よってフォーカシングリングに第
６図のような回転角を検出する機構を備えつければ、フ
ォーカシングリングの回転角が検出できる。

したがってあらかじめフォーカシングリングの回転角に
対するｄｌの値のテーブルを、例えば読み出し専用メモ
リ　（以下ＲＯＭと表す）に入れておき、録画の際には
まずフォーカシングリングの回転角を静止画記録装置内
に備えであるマイクロプロセッサで読み取り、ＲＯＭか
らこれに対応するｄ、の値を読み出すことにより求める
ことができる。あるいはフォーカシングリングの回転角
に対応するｄ、の値の計算式をマイクロプロセッサにプ
ログラミングしておき、求めたフォーカシングリングの
回転角からｄ、の値を計算してもよい。

また自動焦点カメラでは被写体にピントがあうようにフ
ォーカシングリングを回転させるレンズ駆動モータが備
わっているが、この場合は前述したフォーカシングリン
グの回転角を検出して求める方法のほかに、レンズ駆動
モータに与えられる入力信号を調べることによっても求
めることができる。例えばレンズ駆動モータがステップ
モータである場合には、静止画記録装置内にカウンタを
備えておき、このカウンタでレンズ駆動モータに与えら
れる入力パルス数を数えることによりフォーカシングリ
ングの回転角がわかるので、これからｄ、の値を求める
こともできる。

次にｌの値を求める方法について説明する。ｌは後述す
るように絞りの大きさから求められる。

絞りの大きさはシャッタスピードと組み合わせて適切な
露光量になるように決められる。例えば絞りをシャッタ
スピードに優先させて決める場合、設定する絞りの大き
さによりシャッタスピードが決められ、シャッタスピー
ドを絞りに優先させて決める場合は、シャッタスピード
によって絞りの大きさが決まる。絞りの大きさは普通Ｆ
値で表す。

まずＦ値を求める方法について説明し、それからＦ値か
らｌを求める方法について説明する。−般に撮像光学系
の絞りは撮像光学系の鏡筒にそなわっている絞りリング
を回転させ、これにより絞り羽根を開閉させることによ
って制御される。従って撮像光学系のＦ値は絞りリング
の回転角がわかれば、ｄｉＯ値と同様に求めることがで
きる。

絞りリングの回転角検出はフォーカシングリングの回転
角の検出と同様に絞りリングに第６図のような回転角検
出機構を備えつけることにより行うことができる。また
自動露出カメラでは画面の照度を図り、適正な露光量を
決めるが、シャッタスピードを絞りより優先させる場合
は、露光量と設定されたシャッタスピードからの絞りの
大きさが決められ、これにあうように絞りリングを絞り
制御モータで回転させて絞りを制御するので、Ｆ値を絞
りリングの回転角を求める方法のほかにも、絞り制御モ
ータに与゛えられる入力信号を調べることによっても求
められる。例えば絞り駆動モータがスピードモータであ
る場合には、静止画記録装置内にカウンタを備えておき
、このカウンタで絞り駆動モータに与えられる入力パル
ス数を数えることによって絞りリングの回転角がわかる
ので、これからＦ値を求めることもできる。

次に求められたＦ値からｌを求める方法について説明す
る。前述したように撮像光学系の焦点距離をこのＦ値で
割ったものが無限遠の被写体からみた撮像光学系の開口
の大きさすなわち有効口径である。もし絞りの位置が撮
像光学系に等価なレンズの位置に十分近いか、あるいは
被写体から撮像光学系までの距離が十分大きい場合には
、ｌは有効口径の値とほとんど変わらないので有効口径
の値で近似してよい。しかし撮像光学系の構成から絞り
の位置が撮像光学系に等価なレンズの位置と離れており
、かつ被写体が撮像光学系に近い場合は、有効口径の値
を多少補正してｌを求めなければならない。この補正の
方法を第７図で説明する。第７図（ａ）で撮像光学系の
光軸上にある被写体６３からでる光束は、絞り６２で制
限され撮像光学系に等価な単レンズ６０によって被写体
像６１を形成する。被写体６３からレンズ６０の物体側
主点Ｐ。

までの距離をｄｌｌ、レンズ６０の像側主点から被写体
像６４までの距離をｄｉ、レンズ６０の焦点距離をｆと
すると、ｄｏはレンズの法則を使って、（４）式のよう
に求められる。

ｄ、　　　　　ｆ　　　　　　ｄ。

絞り６２からレンズ６０の物体側主点Ｐ１までの競合を
ｂとし、このときのＦ値をＦ、有効口径を１０とすれば
、この場合の被写体６３からみた撮像光学系の開口の大
きさｌは、第７図（ａ）より幾何学的に求められ（５）
式のようになる。

ただし６０＝ｆ／Ｆしたがって（４）、　＜５）式により、Ｆ値とｆ、ｄ、
、ｂからｌが求められる。このうちｆは単焦点撮像光系
では一定なのであらかじめ求めておくことができ、ｄ、
とＦ値は前述した方法で求められる。またｂは撮像光学
系に等価なレンズの位置と絞りの位置から求められるの
で、ｄ、を求める方法と同様にフォーカシングリングの
回転角を求め、ＲＯＭに換算テーブルを備えているかあ
るいは換算式をプログラミングしているマイクロプロセ
ッサによって求めることができる。また第７図（ｂ）は
絞りがレンズより像側にある場合で、この場合は絞り６
２からレンズ６０の像側主点Ｐ２までの距離をｂとすれ
ば、同様に（６）式のように求められる。

以上説明した方法で単焦点撮像光学系のｌとｄ。

を求めることができる。ここでｂはレンズ６０の２つの
主点Ｐ、、Ｐ、のうち絞り６２に近い方の主点から絞り
６２までの距離である。またレンズ６０の２つの主点Ｐ
、、Ｐ、の間の距離がｄｏ、ｄ、、ｆに比べて無視でき
る場合は、単に絞り６２とレンズ６０との主点までの距
離としてよい。絞りが撮像光学系に等価なレンズより被
写体にあるか像側にあるかの区別は、例えばｂに符号を
つけることにより区別できる０例えばｂが正ならば絞り
が撮像光学系に等価なレンズより被写体側、負ならば像
側とすればよい。

また焦点距離が変えられるズームレンズの場合でも、ズ
ームレンズの焦点距離の変更がピント合わせや絞りの制
御と同様に撮像光学系の鏡筒に備わったズームリングを
回転させて行われるので、前述した単焦点撮像光学系と
同様にｌとｄ、を求めることができる。すなわちズーム
レンズを構成するレンズの位置はフォーカシングリング
とズームリングのそれぞれの回転角によって決まるので
、撮像光学系に等価な単レンズの位置及びその焦点距離
が２つのリングの回転角で定まる。従ってフォーカシン
グリングのほかにズームリングにも第６図のような回転
角の検出機構を備え、あらかじめ換算テーブルを入れた
ＲＯＭを備えているかあるいは換算式がプログラミング
されているマイクロプロセッサを備えておけば、撮像時
にそれぞれのリングの回転角を求めそれを上述した方法
で換算することにより焦点距離ｆとｄｉを求めることが
できる。また普通ズームレンズの構成はＦ値が焦点距離
によって変わるようになっているが、この場合も上述し
た方法で焦点距離が求められるので、焦点距離をＦ値に
換算する手段を同様な方法で実現することによりＦ値を
求めることができる。

またＦ値と焦点距離から求められる有効口径を補正して
ｌを求めなければならない場合でも、単焦点撮像光学系
と同様に求められることは明らかである。

また撮像光学系が無収差とみなせない場合、（１１式の
無収差レンズの伝達関数を補正して対応するが、これは
あらかじめ実際に使うすべての撮像光学系にそれぞれを
識別可能な符号をつけ、それぞれの撮像光学系のあらゆ
る開口の大きさに対する伝達関数を測定しておき、それ
を静止画記録装置と再生装置の共通の情報として与えて
おいて、どの撮像光学系を使ったかという情報を表す符
号だけを画像とともに記録しておくようにすれば、記録
する情報量を少なくしたまま撮像光学系の伝達関数を再
生時に求めることができる。この符号はあるいは撮像光
学系の収差を規格化しておいて使用した撮像光学系が満
たす収差の規格を符号化して記録してもよい。この符号
はまた撮像光学系が無収差とみなせる場合、あるいは撮
像光学系及び静止画記録装置が固定されていて、再生時
に特定できる場合は特に記録する必要はない。

次にλを求める方法であるが、λは被写体像を形成する
光の波長の平均なので、静止画記録装置及び再生装置が
カラー信号で記録再生する場合は特に記録時にλを画像
とともに記録しなくても、再生時に画像の色を見てλを
求めることができる。

例えば被写体が色を持っている場合は、その色の波長の
平均をλとすればよく、白や黒の場合ではλは緑色光の
波長である５５０ｎｍとしてよい。したがってλを記録
する必要があるのは白黒信号だけを記録する静止画記録
装置の場合である。特に赤や青の被写体をとった場合は
、その色を目で判断して記録することになる。色情報を
静止画記録装置に入力する方法は、例えば静止画記録装
置に外部から制御できるスイッチを設けて被写体の色を
表す信号を静止画記録装置内部のマイクロプロセッサに
送り、このマイクロプロセッサはこの信号を後述する方
法で他の情報とともに記録すればよい。

以上説明したように撮像光学系の伝達関数を与えるパラ
メータとなるｌ、λ＋ｄｉ　と、撮像光学系の収差を与
える符号を求めることができる。これらを記録する手段
は記録媒体によって違うので、本発明の具体的な実施例
のなかで説明する。

以上に説明したようにして記録しなればならない情報の
検出ができるが、一般のカメラと同様にレンズと絞りか
らなる撮像光学系を使い分けたい場合は、撮像光学系を
交換できるようにすることが考えられる。しかし撮像光
学系が交換可能な場合には、上述したｌとｄｉを求める
方法は以下に述べるような問題が生じる。それはｌとｄ
、を求めるのに撮像光学系の鏡筒に備わっているリング
の回転角を読み取り、それをｌとｄ、に換算する手段で
換算して求めていたが、撮像光学系が交換可能な場合は
撮像光学系それぞれの構成が一般に違うので、これらの
手段を共用することはできない。したがって使用する撮
像光学系の数だけこれらの手段を別々に用意するか、あ
るいは撮像光学系側にｌとｄｊを求める手段をすべて備
える必要が生じる。たとえば換算手段がＲＯＭである場
合、使用する撮像光学系の数だけＲＯＭを用意すると静
止画記録装置の構成が複雑になるし、撮像光学系にマイ
クロプロセッサを含むｌとｄ、を求める手段をすべて備
えるというのは、静止画記録装置側にも静止画記録装置
内の制御のためにマイクロプロセッサが入っていること
が普通なので、本来共用できる可能性のあるマイクロプ
ロセッサを撮像光学系側にも余分に持つことになり、コ
ストがかさむという問題が生じる。また撮像光学系に等
価な単レンズの焦点距離とＦ値および無収差とみなせな
い場合に記録する符号は撮像光学系だけできまるが、ｄ
、は撮像光学系に等価な単レンズの像側主点から撮像素
子の撮像面までの距離なので、撮像光学系が交換可能な
場合ｄ、は撮像光学系に等価な単レンズの像側主点から
撮像光学系のマウント面までの距離（以下ｄｉｌと表す
）と、マウント面から撮像素子の撮像面までの距離（以
下ｄｉｔと表す）に分けられてしまう。したがって撮像
光学系で定まる値だけではｌとｄ、を求めることはでき
ない。

本発明の撮像光学系は、装置の構成を複雑にすることな
くｌとｄ、を求めるための構成を持った交換可能な撮像
光学系である。本発明の撮像光学系は、フォーカシング
リングの回転角を検出する手段と、絞りリングの回転角
を検出する手段と、撮像光学系がズーム機能を持ってい
る場合はズームリングの回転角を検出する手段を備え、
これらの回転角からＦ値と焦点距離と撮像光学系に等価
な単レンズの像側主点と撮像光学系のマウント面の間の
距離ｄｉｌと前述したｂを換算して求める手段を備え、
Ｆ値と焦点距離及びこれら２つの距離ｄ、、、ｂを撮像
光学系のマウント面に設けた電極に送信することを特徴
としており、撮像光学系だけで決まるド値と焦点距離ｄ
、、、ｂを静止画記録装置側に渡してｌとｄ、を求める
計算とこれらを求めるための操作は静止画記録装置側に
備えであるマウントプロセッサで行うことを特徴として
いる。

〔実施例〕

第１図は画像をデジタル記録する本発明の静止画記録装
置を使った、静止画記録再生システムの一例のブロック
図である。第１図について説明すると、画像は撮像系８
で撮像され、映像信号に変換される。この映像信号はカ
ラーとする。この映像信号はＡ／Ｄ変換器１６で標本化
され、例えば８ビツトに量子化されて画像データとなる
。撮像系８を構成する撮像光学系は無収差とみなせる単
焦点撮像光学系で、ここでは交換ができないものとする
。この撮像光学系のフォーカシングリング及び絞りリン
グには、第６図の構造の回転角検出機構４６．４７がそ
れぞれ接続されている。ただし第６図のマイクロプロセ
ッサ４３はここでは共用することとし、４８で表してい
る。撮像時のフォーカシングリング及び絞りリングの回
転角はマイクロプロセッサ４８に入力され、マイクロプ
ロセッサ４８はこれらに相当するｌ、ｄｉをＲＯＭ４９
から読み出して出力する。ここで１．ｄ、も映像信号と
同じく８ビツトに量子化されているとする。こうすれば
映像データと同じように変調、記録ができる。画像デー
タ及び１．ｄ、はスイッチ回路１７に入力されタイミン
グ回路２１で指定される所定のタイミングで切り換えら
れてデータ系列を構成し、変調回路１８で変調を受けて
磁気ディスク１９に記録される。

再生するときは磁気ディスクから読み出し、復調回路２
０で復調したデータをスイッチ回路２２に入力する。ス
イッチ回路２２はタイミング回路２１で指定される所定
のタイミングでデータを切り換えて画像データと１．ｄ
、を分離して計算機３４に入力する。タイミング回路２
１で指定される所定のタイミングは、例えば画像データ
の前にｆ、ｄ、を記録するタイミングとする。この場合
磁気ディスクでは画像データの前に１．　　ｄ、が記録
されている。

計算機３４ではｚ、　　ｃｉ、と入力した画像から求め
られるλから＋１）式のパラメータであるｌ／Ｃλｄ、
）を計算し、（１）式を計算して必要な伝達関数の標本
値を求めることができる。なおこの標本化周期はＡ／Ｄ
変換器１６の標本化周期で決まるが、これは固定されて
おり求めることができる。そして入力画像と伝達関数か
ら前述した方法で鮮鋭度が向上した自然な画像を復元で
きる。これをテレビジョン受像機で表示するには、復元
した画像をビデオ信号合成回路３５でビデオ信号に合成
しテレビジョン受像機５０に入力する。このようにして
復元された画像は前述したように撮像光学系の伝達関数
をもとに復元されているので、鮮鋭度が向上した自然な
画像になる。

次に画像をアナログ記録する本発明の静止画記録装置の
例として、電子スチルカメラを用いる場合について説明
する。電子スチルカメラには静止画のほかに、静止画に
付随するデータである１０信号を記録することができる
。ここで電子スチルカメラの記録方式について簡単に説
明する。記録される静止画はＹ信号と走査線の１ライン
ごとに線順次に出力されるＲ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号の色
差信号に変換され、それぞれプリエンファシスをかけら
れてＦＭ変調される。またＩＤ信号はＤＰＳＫ変調され
る。そしてＹ信号とＲ−Ｙ信号、ＢＹ信号とＩＤ信号は
、周波数多重化の方法でビデオフロッピーに記録される
。この周波数アロケーションを第８図（ａ）に示す。Ｙ
信号は水平同期信号の下端が６　ＭＨｚ　、ホワイトビ
ークが７．５ＭＨｚになるように変調され、Ｒ−Ｙ信号
、Ｂ−Ｙ信号の中心周波数はそれぞれ１．２ＭＨｚ、　
１．３ＭＨｚ、デビエーションはそれぞれ０．７ＭＩＩ
ｚ、　０．５ＭＩＩｚで変調される。

ＩＤ信号のキャリアは水平同期信号周波数をｆＨとして
、１３ｆＨ（約２０４．５４ｋ）ｌｚ）である。ＩＤ信
号は４水平走査期間で１ビツトとなるように記録され、
１フイ一ルド分の画像のＩＤ信号のビットアロケーショ
ンは第８図（ｂ）のようになっている。

第８図（ｂ）からＩＤ信号は既に使用目的が決まってい
るトラック番号などのほかに、ユーザエリアとしてユー
ザが自由に使える２７ビツトが確保されている。再生す
るときには専用の再生機でビデオフロッピーから信号を
読み出し、それぞれの帯域の成分を取り出す。Ｙ信号と
Ｒ−Ｙ信号、ＢＹ信号はＦＭ復調し、デイエンファシス
をかけて復調され、ビデオ信号に合成される。ＩＤ信号
はＤＰＳＫ復調回路で復調される。

第９図に本発明の静止画記録装置に電子スチルカメラを
使った場合の静止画記録システムの例のブロック図を示
す。第９図について説明すると、画像は撮像系８で撮像
され、Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ合成回路１１でＹ信号とＲ−
Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号に変換される。ここでＲ−Ｙ信号と
Ｂ−Ｙ信号は線順次に出力される。Ｙ信号はＹ信号変調
回路１２でプリエンファシスをかけられた後ＦＭ変調さ
れ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号もＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号変調回路
１３でプリエンファシスをかけられた後ＦＭ変調される
。撮像系８を構成する撮像光学系は、無収差とはみなせ
ない単焦点撮像光学系で交換ができないとする。フォー
カシングリング回転角検出機構４６、絞りリング回転角
検出機構４７、ＲＯＭ４９は第１図と同じものとし、説
明を略する。マイクロプロセッサ４８は撮像時のフォー
カシングリング及び絞りリングの回転角を検出し、これ
らに相当するｆ、ｄ、をＲＯＭ４９から読み出す。ここ
でｌ。

ｄ、も映像信号と同じく８ビツトに量子化されていると
する。マイクロプロセッサ４８はこれからｌ／　ｄ　ｉ
を算出し、これをやはり８ビツトで表すものとする。ま
た収差を表す撮像光学系の符号はＲＯＭ４９に入ってい
て、マイクロプロセッサ４８により読み出される。これ
も８ビツトで表されているとする。これらの情報を電子
スチルカメラに備わっているＩＤ信号として記録する。

１／ｄ、と、収差を表す撮像光学系の符号はともに８ビ
ツトで表されているので、この２つを順に２７ビツトの
ユーザエリアのはじめから記録する。もしビット数が８
では足りない場合でも、合計２７ビソトまではＩＤ信号
のユーザエリアに記録できる。これらの撮像時の撮像光
学系の伝達関数のパラメータは、他のＩＤ信号を構成す
るデータとともに！Ｄ信号変調回路１４でＤＰＳＫ変調
され、加算器１５でＹ信号とＲ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号と
加算されてビデオフロッピー３１に記録される。このよ
うにして映像信号とそれを撮像したときに撮像光学系の
伝達関数のパラメータをともに記録できる。

再生は再生機３２で行う。Ｙ信号はＹ信号復調回路２６
でＹ信号の帯域成分を取り出し、ＦＭ復調され、デイエ
ンファシスをかけて復調される。Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信
号は、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号復調回路２７でＲ−Ｙ、Ｂ−
Ｙ信号の帯域成分を取り出し、ＦＭ復調され、デイエン
ファシスをかけて復調される。復調されたＹ信号、Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙ信号はビデオ信号合成回路２９でビデオ信号
に合成される。ＩＤ信号はＩＤ信号復調回路２８でＩＤ
信号の帯域成分を取り出し、ＤＰＳＫ復調され、復調さ
れる。そしてこのビデオ信号とＩＤ信号は別々に再生機
３２から出力される。さらにビデオ信号はＡ／Ｄ変換器
３６で標本化、量子化され計算機３４に入力される。Ｉ
Ｄ信号も計算機３４に入力され、そのなかのユーザエリ
アのはじめから８ビツトを読んで、／／ｄ、取り出し、
次の８ビツトを読んで収差を表す撮像光学系の符号を取
り出す。計算機３４では、ｌ／ｄ、と入力した画像から
求められるλから（１１式のパラメータである１／（λ
ｄ、）を計算し、これから（１）式を計算し、さらに収
差を表す撮像光学系の符号をもとに、これを補正して必
要な伝達関数の標本値を求めることができる。なおこの
標本化周期はＡ／Ｄ変換器３６の標本化周期で決まるが
、これは固定されており求めることができる。そして入
力画像と伝達関数から前述した方法で鮮鋭度が向上した
自然な画像を復元できる。

これをテレビジョン受像機で表示するには、復元した画
像をビデオ信号合成回路３５でビデオ信号に合成しテレ
ビジョン受像機５０に入力する。このようにして復元さ
れた画像は、前述したように撮像光学系の伝達関数をも
とに復元されているので、鮮鋭度が向上した自然な画像
になる。

以上の例では（１）式のパラメータであるｌ／（λｄ、
）を求める情報として、ｌとｄ、あるいはｌ／ｄ、を記
録したが、画像を復元するときに１／（λｄ、）がわか
ればよいので、例えば撮像光学系のＦ（！と焦点距離、
ｂおよびｄｉを記録しておいて、再生するときに計算機
３４でｌ／ＣλｄＡ）を求める方法でもよい。また撮像
光学系の構成からｌを有効口径で近似してよい場合は、
ｂを記録する必要はない。

次に本発明の撮像光学系の実施例の一つとして、交換可
能で無収差とはみなせない単焦点撮像光学系のブロック
図を第１０図に示す。第１０図の構成は次のようになっ
ている。フォーカシングリング７０の電極７１は撮像光
学系の鏡筒に固定された抵抗７２に接続され可変抵抗を
構成するとともにＡ／Ｄ変換器７３に接続され、その出
力はマウント面に設けた端子７４に接続されている。ま
たフォーカシングリングの回転角からｄ、、、ｂを換算
する換算テーブルが入ったＲＯＭ７５があり、そのアド
レス線とデータ線はそれぞれマウント面に設けた端子７
６゜７７に接続される。また絞りリング７８の電極７９
は撮像光学系の鏡筒に固定された抵抗８０に接続され可
変抵抗を構成するとともにＡ／Ｄ変換器８１に接続され
、その出力はマウント面に設けた端子８２に接続されて
いる。また絞りリングの回転角からＦ値を換算する換算
テーブルと焦点距離及び収差を表す符号が入ったＲＯＭ
８３があり、そのアドレス線とデータ線はそれぞれマウ
ント面に設けた端子８４゜８５に接続される。抵抗７２
と８０の一端はともにマウント面に設けた端子８６に接
続され、この端子には静止画記録装置側から一定の電位
が与えられる。

また抵抗７２と８０の他端はともにマウント面に設けた
端子８７に接続され、この端子には静止画記録装置側か
ら基準電位が与えられる。

この撮像光学系の動作は次のようになる。フォーカシン
グリング７０とその電極７１及び抵抗７２、Ａ／Ｄ変換
器７３、端子８６．８７は第６図のリングの回転角検出
機構をなし、端子７４にはフォーカシングリングの回転
角を示す信号が現れる。絞りリング７８とその電極７９
及び抵抗８０、Ａ／Ｄ変換器８１、端子８６．８７も第
６図のリングの回転角検出機構をなし、端子８２には絞
りリングの回転角を示す信号が現れる。静止画記録装置
内にあるマイクロプロセッサは撮像時のフォーカシング
リングの回転角を端子７４の信号から求め、それからＲ
ＯＭ７５のアドレスを求めて端子７６に出力し、端子７
７に現れるｄＡ、、ｂを求める。また撮像時の絞りリン
グの回転角を端子８２の信号から求め、それからＲＯＭ
８３のアドレスを求めて端子８４に出力し、端子８５に
現れるＦ値を求める。またＲＯＭ８３に入っている焦点
距離及び収差を表す符号を読み出す。そしてあらかじめ
求めておくことができるｄＡ２と撮像時のｄｉｌからｄ
ｌを求め、またｄ、とｂと焦点距離から（４）式、（５
）式あるいは（６）式を使ってｌを求める。

こうして撮像光学系の伝達関数のパラメータとなるｌと
ｄ、を算出し、また収差を表す符号を求めることができ
る。また撮像光学系の構成から焦点距離をＦ値で割った
有効口径をそのままｌとみなしてよい場合は、ＲＯＭ７
５にｂの換算テーブルを入れなくてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の静止画記録装置を使うこと
により、撮像光学系の伝達特性により劣化した画像の高
周波成分を復元できるので画像の鮮鋭度が向上した自然
な画像を再生することができる。また本発明の撮像光学
系は撮像光学系の伝達関数を与えるパラメータを装置の
構成を複雑にすることなく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止画記録装置を使った静止画記録再
生システムのブロック図、第２図は従来の静止画記録再生システムのブロック図、第３図は画質調整回路の周波数特性を示す図、第４図は
円形有限開口のレンズの周波数特性を示す図、第５図はレンズ系の等価な単レンズを説明する図、第６図はリングの回転角検出機構の図、第７図は有効口
径の補正を説明する図、第８図は電子スチルカメラの周
波数アロケーションならびにＩＤ信号のビットアロケー
ションを説明する図、第９図は電子スチルカメラを使った静止画記録再生シス
テムのブロック図、第１０図は本発明の撮像光学系のブロック図である。１　・　・　・　・　・２．６２・　・　・３　・　・　・　・　・４　・　・　・　・　・５　・　・　・　・　・６　・　・　・　・　・７　・　・　・　・　・８　・　・　・　・　・１１・　・　・　・　・１２・　・　・　・　・１３・　・　・　・　・１４・　・　・　・　・１５・　・　・　・　・１６、　３６．　４２゜１７．２２・　・　・１８・　・　・　・　・前群レンズ系絞り後群レンズ系シャッタ撮像素子読み出し回路変調回路撮像系Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ合成回路Ｙ信号変調回路Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号変調回路ＩＤ信号変調回路加算器７３、８１・・・Ａ／Ｄ変換器スイッチ回路変調回路ｌ９・・・・・磁気ディスク２０・・・・・復調回路２１・・・・・タイミング回路２６・・・・・Ｙ信号復調回路２７・・・・・Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号復調回路２８・・・
・・ＩＤ信号復調回路２９、３５・・・ビデオ信号合成回路３０・・・・・電子スチルカメラ３１・・・・・ビデオフロッピー３２・・・・・再生機３３・・・・・静止画記録装置３４・・・・・計算機４０、７２．７８・・・リング４１、７１．７９・・・電極４４・・・・・電源４５、７２．８０・・・抵抗４６・・・・・フォーカシングレンズ回転角検出機構４３、４８・・・マイクロプロセッサ４７・・・・・絞りリング回転角検出機構４９、　７５
．　８３・　・　・ＲＯＭ５０・・・・・テレビジョン
受像機５１・・・・・Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ復調回路５２・・・
・・画質調整回路５３・・・・・ＲＧＢ合成回路５４・・・・・受像管６０・・・・・レンズ６１・・・・・被写体像６３・・・・・被写体６４・・・・・焦点？４．７６、７？、　８２．８４．８５．８６．８７・
・・・・端子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絞り機構を含む撮像光学系と、前記撮像光学系に
より結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段と
、前記撮像光学系の周波数特性を与えるパラメータの値
を検出する手段と、前記映像信号を記録媒体に記録する
手段と、前記パラメータの値を前記記録媒体に記録する
手段を備え、前記映像信号と前記パラメータの値をとも
に前記記録媒体に記録することを特徴とする静止画記録
装置。
（２）前記静止画記録装置が電子スチルカメラであって
、前記パラメータの値が前記映像信号のＩＤ信号の一部
をなし前記記録媒体であるビデオフロッピーの映像信号
と同じトラックに記録されることを特徴とする請求項１
記載の静止画記録装置。
（３）被写体からみた前記撮像光学系の開口の大きさを
第１の値とし、前記撮像光学系に等価な単レンズの像側
主点と前記撮像手段の撮像面の間の距離を第２の値とし
、前記撮像光学系に等価な単レンズの物体側主点と像側
主点のうち前記撮像光学系の絞りに近い方の主点から前
記絞りまでの距離を第３の値とした場合、前記第１、第
２の値の組あるいは前記第１の値を第２の値で割った値
あるいは前記撮像光学系の焦点距離とＦ値と前記第２、
第３の値の組が、前記パラメータの値であることを特徴
とする請求項１または２記載の静止画記録装置。
（４）前記撮像光学系の有効口径を第１の値とし、前記
撮像光学系に等価な単レンズの像側主点と前記撮像手段
の撮像面の間の距離を第２の値とした場合、前記第１、
第２の組あるいは前記第１の値を第２の値で割った値あ
るいは前記撮像光学系の焦点距離とＦ値と前記第２の値
の組が、前記パラメータの値であることを特徴とする請
求項１または２記載の静止画記録装置。
（５）被写体からみた前記撮像光学系の開口の大きさを
第１の値とし、前記撮像光学系に等価な単レンズの像側
主点と前記撮像手段の撮像面の間の距離を第２の値とし
、前記撮像光学系に等価な単レンズの物体側主点と像側
主点のうち前記撮像光学系の絞りに近い方の主点から前
記絞りまでの距離を第３の値とし、前記撮像光学系に等
価な単レンズの前記開口の大きさにおける周波数特性と
前記撮像光学系に等価な単レンズと焦点距離及び開口の
大きさが等しい無収差レンズの周波数特性の差を表す符
号を第４の値とした場合、前記第１、第２、第４の値の
組あるいは前記第１の値を第２の値で割った値と前記第
４の値の組あるいは前記撮像光学系の焦点距離とＦ値と
前記第２、第３、第４の値の組が、前記パラメータの値
であることを特徴とする請求項１または２記載の静止画
記録装置。
（６）前記撮像光学系の有効口径を第１の値とし、前記
撮像光学系に等価な単レンズの像側主点と前記撮像手段
の撮像面の間の距離を第２の値とし、前記撮像光学系に
等価な単レンズの前記有効口径における周波数特性と前
記撮像光学系に等価な単レンズと焦点距離及び有効口径
が等しい無収差レンズの周波数特性の差を表す符号を第
４の値とした場合、前記第１、第２、第４の値の組ある
いは前記第１の値を第２の値で割った値と前記第４の値
の組あるいは前記撮像光学系の焦点距離とＦ値と前記第
２、第４の値の組が、前記パラメータの値であることを
特徴とする請求項１または２記載の静止画記録装置。
（７）静止画記録装置の撮像光学系をなす交換可能な撮
像光学系において、前記撮像光学系のＦ値を検出する手
段と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する手段と、前
記撮像光学系に等価な単レンズの像側主点と前記撮像光
学系のマウント面の間の距離を検出する手段を備え、前
記Ｆ値と前記焦点距離と前記撮像光学系に等価な単レン
ズの像側主点と前記マウント面の間の距離を、前記マウ
ント面に設けた電極に送信することを特徴とする撮像光
学系。
（８）静止画記録装置の撮像光学系をなす交換可能な撮
像光学系において、前記撮像光学系のＦ値を検出する手
段と、前記撮像光学系の焦点距離を検出する手段と、前
記撮像光学系に等価な単レンズの像側主点と前記撮像光
学系のマウント面の間の距離を検出する手段と、前記撮
像光学系に等価な単レンズの物体側主点と像側主点のう
ち前記撮像光学系の絞りに近い方の主点から前記絞りま
での距離を検出する手段を備え、前記Ｆ値と前記焦点距
離と前記撮像光学系に等価な単レンズの像側主点と前記
撮像光学系のマウント面の間の距離と前記撮像光学系に
等価な単レンズの物体側主点と像側主点のうち前記撮像
光学系の絞りに近い方の主点から前記絞りまでの距離を
、前記マウント面に設けた電極に送信することを特徴と
する撮像光学系。
（９）静止画記録装置の撮像光学系をなす交換可能な撮
像光学系において、被写体からみた前記撮像光学系の開
口の大きさにおける周波数特性と前記撮像光学系に等価
な単レンズと焦点距離及び開口の大きさが等しい無収差
レンズの周波数特性の差を表す符号を検出する手段を備
え、前記符号を前記撮像光学系のマウント面に設けた電
極に送信することを特徴とする請求項７または８記載の
撮像光学系。