JP2579224B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2579224B2 JP1306493A JP30649389A JP2579224B2 JP 2579224 B2 JP2579224 B2 JP 2579224B2 JP 1306493 A JP1306493 A JP 1306493A JP 30649389 A JP30649389 A JP 30649389A JP 2579224 B2 JP2579224 B2 JP 2579224B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラ,電子スチルカメラ等の光量
調節手段及びモワレ抑制の為の光学的ローパスフィルタ
ーを備えた撮像装置に関し、特に回折格子形の光学的ロ
ーパスフィルターを用いて効果的に機能させるようにし
た撮像装置に関するものである。
〔従来の技術〕
ビデオカメラ,電子スチルカメラ等の画像情報を離散
的に採取する撮像装置で被写体を撮影した場合、被写体
が非常に細かな絵柄のものであれば、該被写体に無かっ
た構造や該被写体と異なる色あいが撮影画像に出ること
がある。
これは、対象とする被写体の空間周波数が使用してい
る撮像装置の標本化周波数の限界値(ナイキスト周波
数)に対し高すぎるために起こる現象である。
つまり、撮像装置によって採取することのできないナ
イキスト周波数を越える周波数成分は画像情報として得
ることができず、しかも採取できない周波数成分がノイ
ズとして、採取された撮影画像の高周波数成分に悪影響
を与え、偽信号発生の原因となる。この悪影響は、所謂
エイリアシス(波形歪み)と呼ばれるものであり、該エ
イリアシスが起こると撮影画像に本来無かった縞(モワ
レ縞)や色あい(偽色)が形成されることになる。
従来より、上記エイリアシスを抑制する為に光学的ロ
ーパスフィルターが用いられており、該光学的ローパス
フィルターを撮影光学レンズ系中に配置し、被写体に含
まれる不要な高周波成分を抑制することにより、エイリ
アシスの影響を小さくしている。この光学的ローパスフ
ィルターとしては、水晶板の複屈折を利用したものが多
く用いられてきた。これは、水晶の複屈折を利用して入
射光束を常光線と異常光線とに分離してローパスフィル
ターの効果を得ようとするもので、分離される光線の間
隔をD、その伝達関数(MTF)をHC(f)とすると、次
式のような関係が成立する。
HC(f)=|cosπDf| ……(I) (I)式により、所望の方向の空間周波数成分を抑制
することが可能となる。
ところで、上記光学的ローパスフィルターに使用する
水晶板はコストが高く、又分離後の光線は直線偏光とな
る為、入射光束を2方向以上に分離したい場合には偏光
状態を変換する位相板が必要となるが、該位相板にも一
般に水晶板が用いられる為、コストが重むことになる。
従って、大量生産を行う点でも障害となっている。
そこで、上記問題点を解決する為に、位相型回折格子
を利用した光学的ローパスフィターが種々提案されてい
る。例えば、特開昭53−119063号公報や特開昭61−1265
32号公報等においては、回折格子の凸部を円弧状や三角
形状に構成した光学的ローパスフィルターが提案されて
いる。
第7図は従来の撮像装置に使用されている三角波形状
の位相格子の光学的ローパスフィルターの形状を示す斜
視図である。この光学的ローパスフィルターは、例えば
アクリル樹脂を三角形のプリズム状に加工したもので、
上記水晶板に比べ、かなり安価なコストで製作すること
ができる。そして、この光学的ローパスフィルターは、
その回折作用によって上記水晶板と同様の効果が得ら
れ、被写体中の不要な高周波成分を抑制することができ
る。
ここで、上記のような回折格子形の光学的ローパスフ
ィルターは、充分な回折を生じさせる為には通過する光
束の径が回折格子の格子ピッチ以上十分あることが必要
であり、該格子ピッチ以下では充分なローパス効果を得
ることはできない。
特に、近年光学系のコンパクト化が進んでおり、これ
に伴って絞りの径も小さくなっている。例えば、絞り値
が16以上あるいは22以上となると絞り径が1mm以下とな
ってしまう撮影レンズもある。このような撮影レンズ系
の中に回折格子形の光学的ローパスフィルターを使用す
ると、絞り値を例えば16以上に絞り込んだときには充分
なローパス効果が得られなくなる。
第8図に従来のスチルビデオカメラのプログラム線図
を示す。図に示されるように、露光量EVが17以上の明る
い被写体に対し、絞り値(Fメンバー)AVが16以上とな
る。従って、このような露光制御が行われるカメラに回
折格子形の光学的ローパスフィルターを用いると、EV17
以上の明るい被写体に対して充分なローパス効果が得ら
れなくなる。この為、絞りを絞り込まずに露光量を制御
しようとすると、露光時間(シャッタースピード)TVを
短くしなければならない。しかし、機械的シャッターで
はシャッタースピードに限界があり、特にカメラ全体の
構成をコンパクトにする為レンズシャッター機構を用い
た場合には、1/500秒程度のシャッタースピードが限界
である。
一方、近年の半導体技術の進歩により、電子的シャッ
ターの機能を有した固体撮像素子が種々開発されてい
る。一般に、これらの固体撮像素子は、露光時間が長い
時に電子シャッター撮影を行うと暗電流,白キズ等の影
響により良好な画像が得られないが、露光時間が1/500
秒以下の短い時には良好な画像を得ることができる。特
に、FITタイプのCCDでは、露光時間を1/10000秒程度ま
で短くすることができ、しかもスミアのない良好な画像
が得られることが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の撮像装置は以上のように構成されている為、回
折格子形の光学的ローパスフィルターを使用した場合、
被写体が比較的明るい時に絞り値を大きく絞り込むと充
分なローパス効果が得られないという問題点があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたもの
で、固体撮像素子と回折格子形の光学的ローパスフィル
ターを備えたものにおいて、被写体が明るい時でも充分
なローパス効果が得られ、しかも安価でコンパクトな撮
像装置を得ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の撮像装置は、光学像を電気信号に変換する撮
像手段と、該撮像手段の前面に配置された回折格子型光
学的ローパスフィルターと、前記光学的ローパスフィル
ターの前面に設けられた可変絞り部材と、被写体の明る
さを検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて被
写体が明るいほど前記可変絞り部材の絞り径を小さくす
るように制御すると共に、被写体が所定の明るさよりも
明るい場合には前記可変絞り部材を介して前記回折格子
型光学ローパスフィルターに入射する光束の径が前記回
折格子型ローパスフィルターの格子のピッチに対して十
分に大きい所定の絞り値より小さくならないように前記
可変絞り部材を制御し、代わりに撮像時間を短くするよ
うに制御する露出制御手段と、を有するようにしたもの
である。
〔作用〕
本発明の撮像装置においては、機械的シャッター及び
電子的シャッターが備えられ、露光量に応じてこれらの
シャッターが選択され、光量調節手段の開口値が制限さ
れる。従って、被写体が比較的明るい時でも、回折格子
形の光学的ローパスフィルターの充分なローパス効果が
得られる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例による撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。同図において、1は撮影レン
ズ、2はこの撮影レンズ1の光学レンズ系の中に設けら
れた回折格子形の光学的ローパスフィルター、3は被写
体からの撮影光を光電変換して画像信号を出力する固体
撮影素子で、露光時間を電子的に制御する電子的シャッ
ター機能を備えている。4は固体撮像素子3に入射する
光量を調節する光量調節手段(絞り)、5は固体撮像素
子3の露光時間を機械的に制御する機械的シャッター、
6は露光量に応じて上記電子的シャッターと機械的シャ
ッター5を選択して露光制御を行うことにより上記光量
調節手段4の開口値を制限する露光制御部である。
次に第2図及び第3図について上記構成の撮像装置の
動作を説明する。第2図は露光制御の流れを示すフロー
チャート、第3図はプログラム線図である。
第3図に示すように、この装置では、撮影レンズ1の
開放絞り値(Fメンバー)AVは約2.8にし、11より暗い
絞り値にならないようにしてある。そして、露光制御部
6により露光時間(シャッター速度)TVの制御が行わ
れ、測光した露光量EVが所定の値より小さい時は機械的
シャッター5が選択され、露光量が所定の値より大きい
時は固体撮像素子3に具備された電子的シャッターが選
択される。
すなわち、第2図のフローチャートに示すように、先
ず装置内に設けられた不図示の測光手段により露光量EV
が決定され(ステップS1)、この露光量EVの値が所定の
値EV0と比較(EV>EV0)される(ステップS2)。そし
て、測光した露光量EVが所定の値EV0より小さければ、
その露光量EVに従って第3図のプログラム線図から絞り
値AVと露光時間TVが決定された後(ステップS3a)、機
械シャッター撮影が行われる(ステップS4a)。また、
測光した露光量EVが所定の値EV0より大きければ、その
露光量EVに従って絞り値AVと露光時間TVが決定された後
(ステップS3b)、電子シャッター撮影が行われる(ス
テップS4b)。
ここで、第3図では上記所定の値EV0を15.5としてお
り、この時絞り値AVが11であれば露光時間TVは約1/360
秒となる。そして、これより明るい被写体に対しては電
子シャッター撮影が行われる。従って、回折格子形の光
学的ローパスフィルター2を備えていても、被写体が明
るい時でも充分なローパス効果が得られ、しかも安価で
コンパクトな構成とすることができる。
第4図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、光
学配置関係を示している。すなわち、この実施例は、撮
影レンズ1の光学レンズ系の中で回折格子形の光学的ロ
ーパスフィルター2を絞りである光量調節手段4の直後
に配置し、また被写体のカラーバランスを変えることな
く光の通過強度を抑えるフィルター7を着脱自在に光量
調節手段4の前面に設けたものである。なお、このフィ
ルター7は光の強度を1/8にするものを選択してあり、
他の構成は第1図と同様である。
第5図は上記構成の装置における露光制御の流れを示
すフローチャート、第6図はプログラム線図である。
第6図に示すように、撮影レンズ1の開放絞り値AVは
約2.8にしてあり、また光量調節手段4により8より暗
い絞り値AVにならないようにしてある。そして、露光制
御の際、第5図に示すように、先ず装置内に設けられた
測光手段により露光量EVが決定され(ステップS11)、
この露光量EVが所定の値EV1と比較される(ステップS1
2)。ここでは、所定の値EV1を14.2としている。そし
て、測光した露光量EVが所定の値EV1より小さければ、
その露光量EVに従って絞り値AVと露光時間TVが決定され
た後(ステップS13a)、機械シャッター撮影が行われる
(ステップS14a)。
上記ステップS12で測光した露光量EVが所定の値EV1
り大きければ、第4図のフィルター7が光量調節手段4
の前面に装着され、光の通過強度が1/8、つまり3段下
げられる(ステップS15)。この状態で、第6図のプロ
グラム線図で露光量EVはカッコ内で示される数値とな
る。そして、再度フィルター7を通過した露光量EVが所
定の値EV0と比較され(ステップS16)、露光量EVが所定
の値EV0より小さければ、第6図のプログラム線図に従
って絞り値AVと露光時間TVが決定された後(ステップS1
3b)、機械シャッター撮影が行われる(ステップS14
b)。また、露光量EVが所定の値EV0より大きければ、同
様に絞り値AVと露光時間TVが決定された後(ステップS1
3c)、電子シャッター撮影が行われる(ステップS14
c)。なお、ここでは上記所定の値EV0を15.5としてい
る。
このような構成であっても、上記実施例と同様の効果
が得られる。なお、第4図のフィルター7は1枚の構成
としたが、複数枚を組み合わせた構成としても良い。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、機械的シャッターと
電子的シャッターを備え、露光量に応じてこれらのシャ
ッターを選択し、光量調節手段の開口値を制限するよう
にしたため、被写体が比較的明るい時でも回折格子形の
光学的ローパスフィルターの充分なローパス効果が得ら
れ、しかも安価でコンパクトにすることができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
2図は一実施例の露光制御の流れを示すフローチャー
ト、第3図は一実施例のプログラム線図、第4図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第5図は他の実施例の露
光制御の流れを示すフローチャート、第6図は他の実施
例のプログラム線図、第7図は従来装置の光学的ローパ
スフィルターの形状を示す斜視図、第8図は従来装置の
プログラム線図である。 1……撮影レンズ 2……光学的ローパスフィルター 3……固体撮像素子 4……光量調節手段 5……機械的シャッター 6……露光制御部 7……フィルター
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 5/335 H04N 5/335 V

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学像を電気信号に変換する撮像手段と、 該撮像手段の前面に配置された回折格子型光学的ローパ
    スフィルターと、 前記光学的ローパスフィルターの前面に設けられた可変
    絞り部材と、 被写体の明るさを検出する検出手段と、 該検出手段の出力に応じて被写体が明るいほど前記可変
    絞り部材の絞り径を小さくするように制御すると共に、
    被写体が所定の明るさよりも明るい場合には前記可変絞
    り部材を介して前記回折格子型光学ローパスフィルター
    に入射する光束の径が前記回折格子型ローパスフィルタ
    ーの格子のピッチに対して十分に大きい所定の絞り値よ
    り小さくならないように前記可変絞り部材を制御し、代
    わりに撮像時間を短くするように制御する露出制御手段
    と、 を有することを特徴とする撮像装置。
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