렌즈 장치, 촬상 장치 및 화질 열화 보정 방법 document_id A220623035542

일반적으로, 광학 렌즈에는, 그 특성에 의해, 상을 형성할 수 있을 때에 착색이 발생하거나, 상에 불선명이나 왜곡을 유발하는 수차로 불리는 현상이 생긴다. 수차로서는, 예를 들면, 피사체상의 경계 부분에 번짐이 생기는 배율색수차(lateral chromatic aberration)등이 알려져 있다. 배율색수차는, 렌즈를 통과한 적(R), 녹(G), 청(B)의 각광이, 그 파장마다 광축 수직 방향에 있어서의 다른 위치에서 결상(focal)됨으로써 생긴다. 도 1에, 렌즈를 통과한 R, G, B이 광축 수직 방향으로 어긋나서 결상되어 있는 모습을 나타내고 있다. 그 어긋남의 정도는, 렌즈의 특성이나, 렌즈를 이용한 촬상 장치의 줌 위치, 포커스 위치나 아이리스(iris)의 상태에 따라서 변화되는 것이다. 도 2는 결상 위치의 편차량과 줌과의 관계의 예를 도시한다. 도 2에서는, 종축에 결상 위치의 편차량을 도시하고, 횡축에 줌의 위치(광각(wide)으로부터 망원뷰(telescopic view))을 나타내고 있다. 또한, 도 2에서는, G의 결상 위치를 기준으로 해서 G에 대한　R 및 B의 어긋남을 상대적으로 나타내고 있다. 특히 텔레비전 방송의 촬영에 사용되는 비디오　카메라에서는, 배율색수차는 레지스트레이션(registration) 에러의 변동으로서 나타나기 때문에, 그 저감이 요청된다. 배율색수차를 저감하기 위해서, 예를 들면 형석(fluorite)등의, 넓은 파장영역에 걸쳐 촛점 거리의 차가 없는 안정된 광학 성능을 얻을 수 있는 것 같은 렌즈 재료를 이용하면 좋다. 혹은, 굴절율이 다른 소재의 렌즈의 조합을 사용하는 것에 의해도 수차의 저감을 기대할 수 있다. 그런데, 형석은 대단히 비싸기 때문에, 채용함으로써 제조 코스트가 증대하는 문제가 있다. 복수의 렌즈를 조합할 경우에도, 마찬가지로 제조 코스트 증대의 문제는 피할 수 없다. 이 때문에, 촬상 장치에 의해 촬상된 디지털 화상 데이터에 대하여 화상 신호 처리를 행함으로써, 배율색수차를 보정하는 방법이 고안되어 있다. 또한, 수차 이외에도, 렌즈의 특성에 기인해서 화질 열화를 야기하는 것으로서, 주변 광량 결점(light falloff at edge)이라고 하는 현상이 알려져 있다. 주변 광량 결점은, 화면의 중심과 비교해서 주변의 광량이 저하하는 현상이며, 이러한 현상은 렌즈의 거울통(barrel)에 의해 주변광의 일부가 차단되는 것에 의해 생긴다. 광량 결점의 정도는, 렌즈를 이용한 촬상 장치의 줌, 포커스나 아이리스의 상태에 따라서 크게 변화된다. 도 3a 및 3b는, 표준·광각의 각 상태에 있어서의, 화상 중앙과 주변과의 광량비의 예를 나타낸 그래프이다. 도 3a 및 3b에서, 종축에 광량(％), 횡축에 중앙으로부터 코너부로의 로케이션이 플로팅되어 있다. 각 도면에 있어서, 2개의 곡선이 도시되고, 하부의 곡선은 아이리스 위치를 완전-직경 (full-aperture)으로 맞췄을 경우의 곡선이며, 상부의 곡선은 아이리스를 좁혔을 때의 곡선이다. 도 3a는 줌이 광각일 경우의, 화면 중앙과 주변과의 광량비를 나타내는 그래프이며, 도 3b는 줌이 표준일 경우의, 화면 중앙과 주변과의 광량비를 나타내는 그래프다. 도 3a, 3b의 양쪽에 공통되고 있는 것은, 아이리스가 개방될수록, 화면 중앙에 대한 주변(코너부)의 광량이 떨어지는 현상이다. 또한, 도 3a, 3b에 도시된 바와 같이, 줌 위치의 상태에 따라서도 광량의 감소가 변화된다. 주변 광량 결점은, 렌즈의 직경을 크게 하는 것으로 방지하는 것이 가능하지만, 대안적으로, 배율색수차에 대한 보정과 마찬가지로, 촬상된 디지털 데이터에 대한 화상 신호 처리에 의해도, 주변 광량 결점의 보정은 가능하다. 일본 특개 2000-3437호에는, 디지털 카메라에서 촬상된 디지털 화상 데이터에 대하여, 렌즈의 수차에 기인한 화질 저하의 보정을 행하는 것에 관한 개시가 있다.