JP2615572C - - 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録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
固体撮影素子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影素
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１
１５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回目の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、低域濾波
器（ＬＰＦ）１０５と帯域濾波器（ＢＰＦ）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。ＬＰＦ１０
５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
１１１，１１２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１
２０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１２１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（奇数フィールド）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回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 （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１２
０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 本発明は上記問題点を解決するため、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、この撮像素子の１フレーム分の信号電荷を
１水平走査期間に１水平ラインずつ且つ水平ライン順次に読み出すことで１回の
垂直走査で全ての画素の信号電荷を読み出す走査回路と、読み出された１フレー
ム分の信号電荷を一時蓄積するバッファメモリと、このバッファメモリから得ら
れる信号の少なくとも前記撮像素子の垂直方向に隣接する２水平ライン分の信号
を用いて色分離を行い、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
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内にあるシステムコン
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
を空間低域濾波器で除去して、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ピ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濾波器としては、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の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１１，１
２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、 （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 Ｈ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 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
低域濾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。 発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、撮像素子の１フレーム分の信号電荷を１
水平走査期間に１水平ラインずつ且つ水平ライン順次に読み出すことで１回の垂
直走査で全ての画素の信号電荷を読み出すので、 （１）走査回路の制御が簡単である。 （２）順番に供給される水平ライン毎の信号を、バッファメモリの連続するアド
レスに順番に記録し、また連続するアドレスから順番に読み出すことができ、バ
ッファメモリのアドレス指定が簡単である。 （３）撮像素子の空間的に隣接する２つの水平ラインの信号を読み出す時間差は
１水平走査期間であり、ダーク電荷は読み出す時間差に応じて増加する特性を有
するため、色分離に使用する撮像素子の空間的に隣接する２つの水平ラインの信
号のダーク電荷の差は無視でき、２行間のダーク電荷の量の差による偽信号がほ
とんどない。 という、顕著な効果を発揮する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図の従来例の
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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 （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、 この撮像素子の１フレーム分の信号電荷を１水平走査期間に１水平ラインずつ
   且つ水平ライン順次に読み出すことで１回の垂直走査で全ての画素の信号電荷を
   読み出す走査回路と、 読み出された１フレーム分の信号電荷を一時蓄積するバッファメモリと、 このバッファメモリから得られる信号の少なくとも前記撮像素子の垂直方向に
   隣接する２水平ライン分の信号を用いて色分離を行い、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。