JP2615572B2 - 電子スチルカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は静止画の撮影・記録を行なう電子スチルカメ
ラに関する。

従来の技術 従来の光学式カメラに替わって、撮像素子で被写体像
を電気的な画像信号に変換してこの画像信号を記憶媒体
に記録するタイプの電子スチルカメラが開発されつつあ
る。この従来の構成の第１の例を第５図に、そして同図
に用いられている固体撮像素子103の色フィルタ配列を
第６図に示す。第５図において、被写体像（図示せず）
はレンズ101、シャッター102を通してある瞬間だけ撮像
素子103に導かれて電荷像に変換される。そしてこの電
荷は撮像素子駆動回路115により、同期信号発生器116に
よって発生される同期信号に同期して読み出される。こ
の電荷像の読み出しはテレビジョン方式に則とってイン
タレース走査によって行なわれるため、１回目の垂直走
査（奇数フィールド）では、第６図の実線の矢印で示す
ように……（Ｎ−２）行目,N行目，（Ｎ＋２）行目の順
に１行おきに読み出され、２回目の垂直走査（偶数フィ
ールド）で第５図の点線の矢印で示すように１回目む垂
直走査で読み残した……（Ｎ−１）行目，（Ｎ＋１）行
目，（Ｎ＋３）行目の順に同じく１行おきに読み出され
て、全画面の電荷像の読み出しが完了する。

このように読み出された電気信号は増幅器104で増幅
された後に、低域波器（LPF）105と帯域波器（BP
F）106に導かれて、低周波成分である輝度成分と、高周
波の変調成分である色信号成分とに分離される。LPF105
の出力信号成分は、例えば１回目の垂直走査時には（Ｎ
−２）行目,N行目，（Ｎ＋２）行目の走査に従ってそれ
ぞれ（Ｇ＋Ｂ）成分，（Ｒ＋Ｇ）成分，（Ｇ＋Ｂ）成分
となり、垂直方向に一様な像を撮像しても一水平走査期
間毎に（Ｒ＋Ｇ）成分と（Ｂ＋Ｇ）成分と異なった信号
となるので、第１の一水平期間遅延回路107と加算器109
で二水平走査期間の信号が平均化されて、（Ｒ＋2G＋
Ｂ）の成分の信号が常時出力されて輝度（Ｙ）信号とさ
れる。またBPF106の出力を検波回路108で検波した成分
は一水平走査期間毎に（Ｂ−Ｇ）成分，（Ｒ−Ｇ）成分
となり、Ｙ成分と同じく一水平走査期間の信号成分だけ
では必要な３原色の成分が得られないので、第２の一水
平走査期間遅延回路110と、一水平走査期間毎に２つの
入力端子を交互に切り換える第1,第２の切換スイッチ11
1,112とによって一水平走査期間前の信号を利用して、
（Ｒ−Ｇ）信号と（Ｂ−Ｇ）信号とを同時に得る。そし
て前記のＹ信号と（Ｒ−Ｇ）信号，（Ｂ−Ｇ）信号とは
記録信号処理回路113で記録に適した信号に変換され
て、電子スチルカメラ本体119（同図で点線で囲われた
部品）と着脱自在な記録媒体120に記録され、一枚の静
止画像が完了する。なお以上の信号の関係は２回目の垂
直走査のときも全く同様となるのは第６図の色フィルタ
配列が１回目と２回目の垂直走査期間に走査する行で全
く同じとなっている事から明白である。また、以上の一
連の動作は、システムコントロール回路117によって制
御され、この回路からの制御信号によって、シャッター
102及び記録媒体120はそれぞれシャッター駆動回路114,
駆動回路118によって駆動される。

次に第２の従来例について説明する。

第７図と第８図はそれぞれ他の方式の電子スチルカメ
ラの従来の構成例と、それに用いている固体撮像素子12
1のカラーフィルタの配列を示す図である。走査方法や
順序は第５図，第６図の例と同じくインターレース走査
方式で、第８図の実線及び点線の矢印で示すように１回
目（寄数フィールド）の垂直走査で１行おきに電荷を読
み出し、２回目（偶数フィールド）の垂直走査で残され
た行を同じく１行おきに読み出す。したがって１図の水
平走査によって得られる信号は、まずLPF105の出力信号
Ｙとしては一水平走査期間ごとに、 の同じ信号が得られ、輝度信号とされる。一方、検波回
路108の出力12は一水平走査期間毎に、 信号が得られる（なぜなら、Cy＝Ｂ＋G,Mg＝Ｒ＋B,Ye＝
Ｒ＋Ｇを代入）。

したがってこの一水平走査期間ごとに得られる２種の
色差信号を、一水平走査期間遅延回路110,第1,第２の切
換スイッチ111,112によって同時化処理を行なって、Y,R
−G/2,B−G/2の信号が得られる。

そして第１の従来例と同様に前記のＹ信号と（Ｒ−G/
2）信号，（Ｂ−G/2）信号とは記録信号処理回路113で
記録に適した信号に変換されて、電子スチルカメラ本体
119（同図で点線で囲われた部品）と着脱自在な記録媒
体120に記録され、一枚の静止画像が完了する。なお以
上の信号の関係は２回目の垂直走査のときも全く同様と
なるのは第１の従来例と同様第８図の色フィルタ配列が
１回目と２回目の垂直走査期間に走査する行で全く同じ
となっている事から明白である。また、以上の一連の動
作は、システムコントロール回路117によって制御さ
れ、この回路からの制御信号によって、シャッター102
及び記録媒体120はそれぞれシャッター駆動回路114,駆
動回路118によって駆動される事も第１の従来例と同様
である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の構成の従来例には次のような問題
点がある。

つまり、上記の従来例は、輝度信号，色信号とも一水
平走査期間の相関を利用して得る構成となっている為、
垂直方向に画像が変化していて一水平期間で信号に相関
が無いときには偽信号が発生するという原理的な問題を
有しており、更に上記の例では時間的には一水平走査期
間の相関の利用であるがテレビジョン方式のインタレー
ス走査によって信号を読み出すために空間的には隣り合
う２行間の相関ではなく、１行おきの２行間の相関の利
用であるため、相関性が無くなって偽信号の発生する確
率が大きく、また偽信号も大きなものとなって、満足の
ゆく画質が得られない。

本発明はかかる点に鑑み、偽信号の発生の確率が少な
く、かつ偽信号の面積も小さくなる電子スチルカメラを
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前面に色フィルタが配された１フレーム分の画像を光
電変換する撮像素子と、この１フレーム分の画像信号を
読み出す走査回路と、読みだされた画像信号を一時蓄積
するバッファメモリと、このバッファメモリの信号を演
算して色分離を行いインタレース走査の１フレーム分の
映像信号を取り出す手段とを備え、この映像信号を複数
の画像信号を記憶可能な記憶装置に記録するよう構成さ
れ、前記色フィルタは、水平方向の色素配列が同じであ
る水平行が、垂直方向に１行おきに配置されていること
を特徴とする電子スチルカメラである。

作用 本発明は上記した構成により、隣接する２行間の相関
を利用して必要な信号を得るため、偽信号の発生する確
率が少なく、又偽信号が面積的に小さく、したがって画
質の良好な電子スチルカメラを提供することができる。

実 施 例 第１図は本発明の第１の実施例の構成を示し、第２図
は第１図に使用される固体撮像素子の色フィルタの配列
を示す図である。

第１図において、シャッター23により被写体光はある
瞬間だけ撮像素子２に導かれ、電荷像に変換される。そ
してこの電荷像は撮像素子駆動回路15により、同期信号
発生器17からの同期信号に同期して例えば順次走査によ
り読み出される。この順次走査について第２図を用いて
更に説明する。順次走査とは第２図において……（Ｎ−
２）行，（Ｎ−１）行……（Ｎ＋２）行，（Ｎ＋３）行
……の各水平行をその順序にしたがって順に走査する方
法であり、従来例のインタレース走査とは異なる。この
ようにして読み出された電荷像はA/D変換器３によって
デジタル信号に変換された後に、バッファメモリ６に書
き込まれる。そして全画面の信号の書き込みが終了した
後の任意の時刻にこの信号は読み出される。この信号の
読み出し順序は第１のフィールドにおいては、まず（ｎ
−１）Ｈ水平走査期間には第２図の色フィルタ配列にお
ける（Ｎ−２）行と（Ｎ−１）行に対応する信号が同時
にそれぞれバッファメモリ６の出力端子６−１及び６−
２から読み出される。そして２行の信号はまず加算器９
で加え合わされた後に輝度信号処理回路10によって処理
が行なわれて、輝度信号（＝Ｒ＋2G＋Ｂ）が得られる。
一方２行の信号のうち出力端子６−１の信号は第２の色
信号処理回路12で、出力端子６−２の信号は第１の色信
号処理回路11で処理が行なわれて、それぞれＲ−Ｇ信
号,B−Ｇ信号とされる。そしてこれらの輝度信号,R−Ｇ
信号,B−Ｇ信号は記録信号処理回路25で記録に適した信
号に変換されて、カメラ本体22と着脱自在な記録媒体26
に記録される。

同様に、nH水平走査期間にはＮ行と（Ｎ＋１）行に対
応する信号が、又（ｎ＋１）Ｈ水平走査期間には（Ｎ＋
２）行と（Ｎ＋３）行に対応する信号がそれぞれバッフ
ァメモリ６から同時に読み出されて同様の処理が行なわ
れる。次に、第２フィールドにおいては、（ｎ−１）′
Ｈ水平走査期間には、Ｎ行と（Ｎ−１）行に対応する信
号がそれぞれ端子６−1,6−２に同時に読み出され、
ｎ′Ｈ水平走査期間には、（Ｎ＋２）行と（Ｎ＋１）行
に対応する信号が、（ｎ＋１）′Ｈ水平走査期間には、
（Ｎ＋４）行と（Ｎ＋３）行に対応する信号がそれぞれ
端子６−1,6−２に同時に読み出されて第１のフィール
ドのときと同様に信号処理が行なわれて、記録媒体26に
記録される。なお、以上述べた信号の読み出しのうち、
少なくとも第１フィールド目の読み出しは非破壊的に行
なわれ、第２フィールド目にも同じ信号を第１フィール
ド目とは１行ずらした２行のペアで読み出せるようにす
る必要がある。第２フィールド目の読み出し時には破壊
読み出し、非破壊読み出し何れでも良く、但し、非破壊
読み出しのときには１フレーム分全画面の読み出しが完
了した時に、次のフレームにおける信号の書き込みに備
えて、バッファメモリの内容はリセットされる必要があ
ることは当然である。

なお、以上述べたバッファメモリ６の書き込み・読み
出し及びリセット動作はメモリ駆動回路16によって同期
信号発生器17よりの同期信号に同期して行なわれ、その
他の回路動作も同じく同期信号に同期して行なわれてい
る。そして、記録媒体26及びシャッター23の駆動はそれ
ぞれ駆動回路28及びシャッター駆動回路24によって駆動
され、さらに以上述べた一連のシーケンスはカメラ本体
22内にあるシステルコントロール回路27によって制御さ
れる。

以上のようにして出力される信号について説明する。
まず、第１フィールドと第２フィールドの信号関係は、
相関をとる隣接する２つの行のペアが、各フィールドで
１行ずつ垂直方向にずれていて走査の中心がずれている
ことになるため、インタレースの関係を有しており、垂
直解像度の良好な画像が得られる。また相関をとる２つ
の水平行は常に空間的に最も近い互いに隣り合う行であ
る為、その相関性は従来例が１行おいた２つの行間の相
関をとっているのに比して大きく、偽信号の発生する確
率が小さくなり、また、小さな確率で発生する偽信号
も、垂直方向の広がりが小さく目立ちにくく、良好な画
質が得られることとなる。または、撮像素子に入射する
光学像の垂直方向の空間周波数成分のうち、高周波成分
を空間低域波器で除去して、隣接する２行間で必らず
相関性がとれるようにすれば、この偽信号は完全に除去
でき、また、このために除去すべき空間周波数成分は、
垂直方向の画素の繰り返しの１ビッチ分に相当する周波
数より高い周波数成分で良いため、このために生じる垂
直方向の解像度劣化も小さなものとなり、この方法も実
用十分である。このような空間低域波器としては、水
晶等の結晶の複屈接を利用するものが良く知られてお
り、このときには垂直方向の画素１ピッチに相当する距
離だけ光像分離を生じさせる厚さの水晶板を、撮像素子
前面に配置すれば良い。次に本発明の他の実施例につい
て説明する。

第３図は本発明の撮像装置の他の実施例を示す図であ
り、第４図はこれに使用する撮像素子のカラーフィルタ
の配列を示す図であって、この実施例は、第７図，第８
図に示した従来例に本発明を適用した例である。第１図
と同一符号を付している同一部の説明を略して説明す
る。撮像素子18からの電荷の読み出しは第４図の矢印で
示すように第１の実施例と同じく順次走査によって行な
い、１フレーム期間で１画面分の電荷を読み出してバッ
ファメモリ６に書き込む。そして全画面の信号の書き込
みが終了した後の任意の時刻にこの信号は、次のような
順序で読み出されて、揮度信号処理回路10、第1,第２の
色信号処理回路11,12及び１フィールド毎に入力端子が
切り換えられる第1,第２の切り換えスイッチ19,20及び
記録信号処理回路を介して、記録媒体26に記録される。

まず第１フィールドにおいては、（ｎ−１）Ｈ水平走
査期間には、第４図の色フィルタ配列における（Ｎ−
２）行と（Ｎ−１）行に対応する信号が同時にそれぞれ
バッファメモリ６の出力端子６−１及び６−２から読み
出される。そして（Ｎ−２）行に対応する信号は輝度信
号処理回路10で処理されて従来例と同じく輝度信号（Ｒ
＋Ｂ＋3/2G）とされる。そしてまたこの（Ｎ−２）行に
対応する信号は第２の色信号処理回路12に導かれて、 つまりＲ−G/2信号とされる。一方（Ｎ−１）行に対応
する信号は第１の色信号処理回路11に導かれて つまりＢ−G/2信号とされる。同様にnH水平走査期間及
び（ｎ＋１）Ｈ水平走査期間には、それぞれ端子６−１
にはＮ行目，（Ｎ＋２）行目に対応する信号が、端子６
−２には（Ｎ＋１）行目，（Ｎ＋３）行目に対応する信
号が読み出されて、（ｎ−１）Ｈ水平走査期間と同様の
信号が記録信号処理回路25に導かれる。

次に第２フィールドにおいては、（ｎ−１）′Ｈ水平
走査期間には、端子６−１には（Ｎ−１）行目に対応し
た信号が、端子６−２にはＮ行目に対応した信号が読み
出され、（Ｎ−１）行目に対応した信号は輝度信号処理
回路10で処理されて の輝度信号とされる。そしてこの（Ｎ−１）行目に対応
した信号は第２の色信号処理回路12で（Ｂ−G/2）信号
とされて、１フィールド毎に２つの入力端子のうち片方
が選択される第１の切り換えスイッチ19を介して記録信
号処理回路25に導かれる（第３図ではこの第１の切り換
えスイッチ19及び第２の切り換えスイッチ20の入力端子
の選択は、第１フィールドのときの信号に対応したよう
になっている）。一方、Ｎ行目に対応した信号は第１の
色信号処理回路11で（Ｒ−G/2）信号とされて第５の切
り換えスイッチ20を介して記録信号処理回路25に導かれ
る。

なお以上の信号の読み出しが破壊的であるか非破壊的
であるかは第１の実施例と同じである。

このようにして記録信号処理回路25に導かれる信号に
ついて考察する。まず輝度信号については、第１フィー
ルドと第２フィールドの信号とは垂直方向に１行ずれて
いて完全に異なった信号となっていて完全なインタレー
ス関係にある。また、色信号については、第１フィール
ドと第２フィールドで相関をとる２つの隣接する水平行
のペアが垂直方向に１行ずれていて、各フィールドで走
査の中心がずれていることになる為、これもインタレー
スの関係を有しており、垂直解像度の良好な画像が得ら
れる。また、色信号で相関をとる２つの水平行は、常に
空間的に最も近い互いに隣り合う行であるため、相関性
が強く偽信号の発生する確率が小さく、また小さな確率
で発生する偽信号も垂直方向の広がりが小さく目立ちに
くく、良好な画質が得られることは第１の実施例と同様
である。また、空間低域波器を設置することにより、
少しの垂直解像度の劣化でこの偽信号を除去可能なこと
も、第１の実施例と同様である。

なお以上の説明では、撮像素子の信号を順次走査によ
って読み出すとして説明したがこれは、走査回路及びバ
ッファメモリのアドレス指定が簡単になる長所はある
が、この方式に限る必要はなく、要するに撮像素子１画
面分の信号を１フレーム期間でバッファメモリに移動さ
せることができるいずれの方法でも本発明は実現できる
ことは明らかである。

また本発明は、以上述べた実施例の色フィルタ配列の
固体撮像素子に限定されることはなく、種々の色フィル
タ配列が考えられることは明らかである。なお以上の説
明では、メモリパックはカメラ本体と着脱自在であると
して説明してきたが、この構成に限ることなくメモリパ
ックがカメラ本体に固定されていても本発明は実現でき
ることは明らかである。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成で偽
信号の発生の少ない高画質の電子スチルカメラが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成図、第２図は同実
施例に使用する固体撮像素子の色フィルタ配列図、第３
図は本発明の他の実施例の構成図、第４図は同実施例に
使用する固体撮像素子の色フィルタ配列図、第５図は第
１の従来例の構成図、第６図は同従来例に使用する固体
撮像素子の色フィルタ配列図、第７図は第２の従来例の
構成図、第８図は同従来例に使用する固体撮像素子の色
フィルタ配列図である。 １……レンズ、23……シャッター、2,18……撮像素子、
３……A/Dコンバータ、６……バッファメモリ、９……
加算器、10……輝度信号処理回路、11,12……色信号処
理回路、15……撮像素子駆動回路、16……メモリ駆動回
路、17……同期信号発生器、24……シャッター駆動回
路、25……記録信号処理回路、26……記録媒体、27……
システムコントロール回路、28……駆動回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前面に色フィルタが配された１フレーム分
   の画像を光電変換する撮像素子と、この１フレーム分の
   画像信号を読み出す走査回路と、 読み出された画像信号を一時蓄積するバッファメモリ
   と、 このバッファメモリの信号を演算して色分離を行いイン
   タレース走査の１フレーム分の映像信号を取り出す手段
   とを備え、 この映像信号を複数の画像信号を記憶可能な記憶装置に
   記録するよう構成され、 前記色フィルタは、水平方向の色素配列が同じである水
   平行が、垂直方向に１行おきに配置されていることを特
   徴とする電子スチルカメラ。
2. 【請求項２】記憶装置が、カメラ本体と着脱自在である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子スチ
   ルカメラ。