JP2971102B2 - 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） 静止画を生成する電子スチルカメラに関する。

（従来技術） 電子スチルカメラにおいて静止カラー画像を生成する
場合、補色フイルター付固体電荷移送素子（Charge Cou
pled Device以下CCDと略称する）が撮像素子として用い
られる。この補色フイルター付CCDの構成を第２図に示
す。補色フイルタ付CCDは電子スチルカメラの撮像レン
ズから取り込まれる１画面分の画像の画素数を取り込み
可能な領域を形成したCCDの本体の各画素に相当する位
置にそれぞれ減法混色の３原色シアン（青緑）、マゼン
タ（赤紫）、イエロー（黄）フイルタ及び加法混色の３
原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の１つであるＧフイルタが同図のよ
うに１画素１フイルタとして市松模様状に構成され、被
写体の光学像はこれらのフイルタを通過してCCDの各画
素において光電変換される構成となっている。同図にお
いてCyは光学像がシアン（Cyan）フイルタを通過してCC
Dにおいて光電変換された際のシアンの電荷量（成分信
号）を示す。Ye、Hg、及びＧについても同様である。同
図の補色フイルタ付CCDの左端垂直方向に示した数字
１、２、………、は当該CCDの水平方向の画素列の行番
号である。加法混色の３原色Ｒ、Ｇ、Ｂと減法混色の３
原色シアン、マゼンタ、イエローと間には次の関係があ
る。

Cy＝Ｇ＋Ｂ＝ Ye＝Ｒ＋Ｇ＝ Mg＝Ｂ＋Ｒ＝ ここに、、は当該各原色の補色を表わす。これ
らの関係に基づいて、補色フイルタ付CCDの画素ライン
を走査して画素の光電変換出力Cy、Mg、Ye及びＧからCC
D1画面分の画像データについて輝度信号Ｙ、２つの色差
信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを合成するに際し、垂直方向に隣接
する一対の行を水平方向に同時に捜査する。当該走査線
は上から下に順々にずらして垂直走査していくのである
が、垂直走査の態様は次のように行う。CCDへの露光が
終了した後１行と２行に属する画素一対の行（１、２）
を同時に走査し、次に走査線を垂直方向下にずらして３
行と４行に属する画素の一対の行（３、４）を同時に走
査する。同様な態様でCCD上全域において垂直方向の一
対行同時走査が終了した後、カメラのシヤツタを開きCC
Dへの再露光を行い当該CCDに被写体像を取り込む。当該
露光が終了した後、再び同様に一対行同時走査を実行す
るが、この走査は２行と３行に属する画素の一対の行
（２、３）に対して、次に走査線を垂直方向下にずらし
て（４行と５行）に属する画素の一対の行（４、５）に
対して行われる。同様の態様で直前の露光時とは異なる
一対行に対する垂直方向の同時走査が終了し、CCD1画面
分の静止画像データがカラー静止画像生成のための映像
信号として当該CCDから取り出される。このように対走
査されて補色フイルタ付CCDから出力された当該映像信
号は異なった時間に露光されて生成されたデータが混在
してフレームメモリに記憶され各補色フイルターの特性
に基づく当該映像信号成分から輝度信号Ｙ及び色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが合成されカラー静止画像が生成され
る。

しかしながら、補色フイルターで構成されているCCD
においては、１フレームのカラー画像の映像信号を得る
ための一回目の一対同時走査によるフィールドの読みだ
しによってCCD内の全電荷が掃き出されてしまうためシ
ヤッタの開閉動作を行い、当該CCDに被写体光学像を再
露光して当該光学像に応ずる電荷を蓄積した後、２回目
の一対行同時走査によりフィールドの読みだしを行う。
これら２つのフィールド画像信号により１フレーム画像
信号が形成される。時間を異にする２回の露光によるフ
ィールド読み出しに基づいて発生する画像生成上の時間
差は被写体が固定でないことから静止画において視覚上
のチラツキとして現われ、静止画像品質を低下せしめる
こととなる。

そこで本発明は上記の時間差に起因するチラツキを解
消し静止画像品質を向上し得る電子スチルカメラを提供
することを目的とする。

（課題を解決しようとする手段） この目的を達成するために、本発明は、被写体を結像
する撮像レンズと、減法混色の３原色のうちの任意の２
色に各々感色する画素が列方向に交互に配置される行
と、前記減法混色の３原色の残りの色と加法混色の３原
色の任意の１色に感色する画素が列方向に交互に配置さ
れる行とが、行方向に交互に配置され、いずれか１方の
行群で奇数フィールドを、他方の行群で偶数フィールド
を構成し、前記撮像レンズにより結像された被写体の２
次元光学像を画像データに変換するカラー撮像素子と、
前記カラー撮像素子上の１フレームの画像データを、フ
ィールド走査すべく、前記カラー撮像素子上のアドレス
を制御する撮像素子アドレス制御手段と、前記奇数フィ
ールドの画像データと偶数フィールドの画像データとで
構成される１フレーム分の画像データを記憶するフレー
ムメモリと、前記フレームメモリに記憶された画像デー
タを２×２の画素毎に画像データを読み出すべく、前記
フレームメモリ上のアドレスを制御するフレームメモリ
アドレス制御手段と、前記フレームメモリアドレス制御
手段によって読み出された２×２の画素の画像データに
基づき加法混色の３原色データを生成する色変換手段
と、を備えたものである。また、前記カラー撮像素子
は、固体電荷転送素子（CCD）であることとした。

（実施例） 第１図は本発明に係る実施例の機能ブロック図であ
る。１は電子スチルカメラの撮像レンズ、２は絞り、３
はシヤッタ、４は撮像デバイスで、たとえば、CCDなど
の固体撮像デバイスである。５は撮像デバイス４に接続
されその出力６に雑音処理及び増幅などアナログ的な処
理を行うアナログ処理部、７はアナログ処理部の出力８
をデジタルデータに変換するアナログ・デジタル変換
器、９はアナログ・デジタル変換器７に接続されるとと
もに、メモリ制御回路11の制御出力12を受けてアナログ
・デジタル変換器の出力10を所定のデータ構造において
記憶し１画面分の画像データを形成するフレームメモリ
である。13はフレームメモリ９に接続されメモリ制御回
路11の制御を受けてフレームメモリ９の出力を受け取る
デジタル信号処理部、15はデジタル信号処理部13が生成
する輝度信号Ｙ、２つの色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙで構
成される伝送３原色信号の各信号の成分を複号してコン
ポジットのデジタルデータに変換する符号化回路部、16
は符号化回路部15の複号符号化データ17をアナログデー
タに変換するデジタル・アナログ変換器である。19はバ
ス110にのっているデジタル信号処理部13の出力を受け
て撮像デバイス駆動器111、シヤッタ駆動器112及び絞り
駆動器113にそれぞれ駆動出力114、115及び116を供給す
る自動露出装置、117はデジタル信号処理部13の出力110
を受けて焦点駆動器118に駆動出力119を供給する自動焦
点装置である。焦点駆動器118は撮像レンズ１を、絞り
駆動器113は絞り２を、シヤッタ駆動器112はシヤッタ３
を、撮像デバイス駆動器111は撮像デバイス４をそれぞ
れ駆動信号120、121、122及び123によって駆動制御す
る。124は同期信号発生器である。

このような構成の下において動作を説明する。電子ス
チルカメラの撮像レンズ１で把えられた被写体像は絞り
２及びシヤッタ３によりその光量が制御されて撮像デバ
イス４に結像される。撮像デバイス４により光電変換さ
れた変換信号６は雑音除去及び増幅処理を行うためにア
ナログ処理部５に供給される。アナログ処理部15で雑音
除去及び増幅処理が施された処理データ８はアナログ・
デジタル変換器７に供給されデジタルデータに変換され
る。このデジタルデータ10はメモリ制御回路11の制御の
下に制御信号12によりフレームメモリ９に記憶される。

第３図は第２図に示す撮像素子補色フィルタ付CCD上
において水平方向に並ぶ画素が属する各行（１、２、…
…、）の光電変換出力がフレームメモリ９に転送されて
記憶される際に、同CCD上で垂直方向に並ぶ画素が属す
る各列において再構成される状態を示したものである。
第３図（ａ）はCCD上における奇数番目に該当する行の
光電変換出力（１、３、５、……）が奇数フィールド走
査によって読み出され、フレームメモリ９（第１図）に
記憶される奇数フィールド走査による当該出力データ
（以下奇数フィールドデータという）構造である。同図
（ｂ）は同CCD上における偶数番目に該当する行の光電
変換出力（２、４、６、……、）が偶数フィールド走査
によって読み出され、同フレームメモリ９（第１図）に
記憶される偶数フィールド走査による当該出力データ
（以下偶数フィールドデータという）構造である。

第４図は第１図に示すデジタル信号処理部13の機能ブ
ロック図を示す。当該処理部13で実行される機能を同図
を用いて説明する。同図において40はフレームメモリ９
（第１図）に書き込まれた第３図（ａ）に示す奇数フィ
ールドデータ、41は同フレームメモリ９に書き込まれた
第３図（ｂ）に示す偶数フィールドデータである。44は
奇数フィールドデータ42及び偶数フィールドデータ43を
取り込むレジスタ、45はレジスタ44の出力に接続され映
像信号48を赤、緑、青の３原色の信号Ｒ、Ｇ、Ｂに色変
換するための演算を実行する演算処理部、46は演算処理
部45によって変換された当該各信号Ｒ、Ｇ、Ｂにγ（階
調）補正を施すγ補正部である。ここにγ（ガンマ）は
階調特性を表わす量である。47はγ補正部46によって補
正された各γ補正データRD、GD、BDを線形変形して合成
信号を生成し、その生成信号に白バランス補正を施すマ
トリクス演算・白バランス補正演算回路である。デジタ
ル信号処理部13はレジスタ44、演算処理部45、γ補正部
46、マトリクス演算・白バランス補正演算回路47及び駆
動回路49で構成されている。

このような構成の下に動作を説明する。電子スチルカ
メラの撮像レンズ１で把えられた被写体像は絞り２及び
シヤッタ３によりその光電が制御されて撮像デバイス
（補色フィルタ付CCD）４に結像される。撮像デバイス
４により光電変換された像信号６はアナログ処理部５に
入力され、このアナログ処理部５において雑音の除去及
び映像信号の増幅処理が行われる。アナログ処理された
補色フィルタ付CCDの光電変換出力８はアナログ・デジ
タル変換器７に供給され、デシタルデータに変換され
る。フレームメモリ９に取り込まれる当該変換器７の出
力デジタルデータは第２図に示す構成の補色フィルタ付
CCD4上で奇数フィールド走査により生成される光電変換
出力をデジタル化した第３図（ａ）に示す奇数フィール
ドデータと当該CCD4上で偶数フィールド走査により生成
される光電変換出力をデジタル化した同図（ｂ）に示す
偶数フィールドデータとで構成される。第４図に示すよ
うにフレームメモリ９に転送された当該奇数フィールド
データ414及び偶数フィールドデータ415はメモリ制御回
路11の制御データ413の下にそれぞれ当該フレームメモ
リにおいて40及び41として記憶される。フレームメモリ
９に記憶されている奇数フィールドデータはメモリ制御
回路11の転送命令413によりデジタル信号処理部13に転
送され当該データについてカラー３原色の変換と合成が
実行される。その動作を第４図を用いて説明する。メモ
リ制御回路11の制御データ413により奇数フィールドデ
ータ40の水平方向に連なる最初の２画素に対応するCy、
Yeをレジスタ44に転送するとともに偶数フィールドデー
タ41の水平方向に連なる最初の２画素に対応するデータ
Mg、Ｇを同レジスタ44に転送する。レジスタ44は当該転
送データ42及び43をメモリ制御回路11のデータ取り込み
命令412により取り込む。レジスタ44には奇数フィール
ドデータ40の当該２画素に対応するデータと偶数フィー
ルドデータ41の当該２画素に対応するデータとの合計４
画素に対応するデータCy、Ye、Mg及びＧが取り込まれ記
憶される。当該４画素に対応するデータCy、Ye、Mg及び
Ｇはメモリ制御回路11の転送命令412により演算処理部4
5に転送され、当該転送データ48は同制御回路11の取込
命令411により演算処理部45に取り込まれる。この演算
処理部45において当該４画素Cy、Ye、Mg及びＧから加法
混色の３原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに色変換するための演算が
施される。当該演算のアルゴリズムは次式に示される。

YH＝Cy＋Ye＋Mg＋Ｇ CR＝（Ye＋Mg）−（Cy＋Ｇ） CB＝（Cy＋Mg）−（Ye＋Ｇ） Ｒ＝CR＋α・YH Ｇ＝YH−CR−CB Ｂ＝CB＋β・（YH−CR） ただし、α、β、は変換係数である。

上式のアルゴリズムにもとずいて色変換されたデジタ
ル信号処理部45の３原色の各出力Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ
γ補正部46に転送され、補色フィルタ付CCD4の非線形特
性などにより階調のずれを補正するγ（階調）補正が施
され、その各補正出力RD、GD、BD信号はマトリクス演算
・白バランス演算処理部47に転送される。当該演算処理
部47において撮影光源の色温度による白バランスのずれ
の補正、すなわち、撮影時の照明光を考慮した振幅補正
が施されるとともにマトリクス演算が実行され輝度信号
Ｙ及び２つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが生成されカラー
画像を表わすＲ、Ｇ、Ｂ信号は輝度信号による伝送３原
色信号表現に合成される。

デジタル信号処理部45において、転送データ48として
取り込んだ４画素Cy、Ye、Mg及びＧに対応するデータに
もとづく３原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂへの色変換が終了すると
当該処理部45は当該変換終了信号411をメモリ制御回路1
1に転送する。メモリ制御回路11はこの変換終了信号411
を受けた後フレームメモリ９にデータ転送命令413を出
力する。この転送命令413によりフレームメモリ９に記
憶されている奇数フィールドデータ40の水平方向に連な
る最初の２画素に続く２画素に対応するデータCy、Ye及
び偶数フィールドデータ41の水平方向に連なる２画素に
続く２画素に対応するデータがそれぞれ転送出力42、43
となって転送される。レジスタ44には奇数フィールド40
の当該続く２画素に対応するデータと偶数フィールドデ
ータ41の当該続く２画素に対応するデータとの合計新た
な４画素に対応するデータCy、Ye、Mg及びＧが取り込ま
れ記憶される。これら新たなデータに対して前述と同様
な各処理が順次施され伝送３原色信号Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙが合成される。奇偶各フィールドデータの続く２デー
タからなる４データに対する上述の処理を全フィール
ド、すなわち１フレーム全体に実行する。撮像レンズ１
が把えた被写体の補色フィルタ付CCD4への投影像に相当
する１画面分の静止画（フレーム画）を生成するための
伝送３原色が当該実行によって合成される。マトリクス
演算・白バランス演算処理部47によって合成された当該
伝送３原色信号Ｙ、Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの各信号はデジタ
ル信号処理部13の出力を構成し、当該各出力は符号化回
路部15に供給され当該回路部15においてデジタル的にコ
ンポジットのデジタルデータ17に複合される。この複合
デジタルデータ17はデジタル・アナログ変換器16に供給
され、当該変換器において映像信号に対応するアナログ
信号に複号され同期信号を付加してアナログNTSC信号
（複合映像信号）18として出力される。この信号をTV静
止画像として見ることができる。また、符号化回路15の
出力データ17に直交変換などの圧縮を施しその圧縮デー
タを静止画データとしてメモリカードに記録することも
できる。符号化回路部15はアナログ処理による方法でも
よい。その場合には、輝度信号Ｙと２つの色差信号Ｒ−
ＹとＢ−Ｙとの各信号に応ずる３個のデジタル変換器が
符号化回路部15の出力に接続される。同期信号発生器12
4は同期信号125、126及び127を発生してこれらをそれぞ
れアナログ処理部５、メモリ制御回路11及び自動露出装
置19に供給してCCDの駆動タイミングをとるとともにそ
れに応ずる各部の同期をとる。

尚、Ｒ、Ｇ、Ｂによる表現は各々の信号が広い周波数
帯域を必要とするが、最も高品質の画像が得られる。そ
れに対して輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙからな
る伝送３原色信号による表現では、輝度と色に対する人
間の視感度に差があるので、色差信号の帯域は輝度信号
の帯域より狭くてよい。すなわち、色信号成分は高域成
分が少ないので、サブサンプリングによって標本点数を
削減できる。また、γ補正は演算による変換で行って
も、メモリテーブルによる変換で行ってもよい。

次に自動合焦機能と画像データ変換との関係を説明す
る。自動露出、自動焦点制御用の露光はバス110にのっ
ているデジタル信号処理部13の出力を用いて自動露出、
自動焦点の制御を行うことによって実行される。当該出
力を自動露出装置19で演算し、その出力である自動露出
データ114を撮像デバイス駆動器111に、当該露出データ
116を絞り駆動器113に、それぞれ転送し、撮像デバイス
駆動器111の出力123により撮像デバイス４を制御すると
ともにシヤッタ駆動器112に当該露出データ116を供給し
てシヤッタ制御を実行し、絞り駆動器113の出力121によ
り絞り２の制御を行い、適正露出の制御を実行する。自
動焦点機能はデジタル信号処理部13の出力バス110にの
っている出力データを自動焦点装置117に入力する。自
動焦点装置117により自動焦点の演算を実行し、その出
力である自動焦点データ119を焦点駆動器118に転送し、
焦点駆動器118の出力120により撮像レンズ１の位置を制
御し、撮像デバイス４において像の合焦に至らしめる。
自動焦点装置117の演算は、たとえば、山登り法のアル
ゴリズムによって実行される。この方法は画像の焦点が
合ってくるにつれて、映像信号の高周波成分が増加して
くることに着目し、高周波成分を１フィールド内で積分
した値が最大になるようにフィールドバックシステムが
構成される。第１図に示す撮像レンズ１が把えた被写体
像が上述のフィードバックシステムの動作にもとづき合
焦に達し、カメラの操作者が合焦点をロックすると自動
焦点装置117はその合焦点ロック信号をバス110にのせて
メモリ制御回路11に転送する。メモリ制御回路11は当該
ロック信号を受けると、データ固定指令12をフレームメ
モリ９に出力するフレームメモリ９は当該出力12を受け
て補色フィルタ付CCD4上に投影された合焦被写体の光学
像の光電変換データに対応する奇偶各フィールドデータ
40、41（第４図）を固定し、当該各フィールドデータ4
0、41（同図）の３原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂへの変換が終了
するまで入力414及び415（同図）に対してその入力を阻
止する。フレームメモリ９に固定された合焦データであ
る当該フィールドデータ40、41（第４図）は前述した第
４図の構成を主体とする各処理が実行され本発明の電子
スチルカメラにおける出力データが生成される。

（発明の効果） 静止画（フレーム画）を生成するためのデータに変換
する被変換データは撮像時に被写体に対して時間差なく
撮像されたデータだけで構成されているから、すなわ
ち、時を異にして撮像された被写体像の各データが混在
していないから、生成される静止画はチラツキのない画
品質の向上したものとなる。

また、CCDと1:1でメモリに記録するため、従来行われ
ている、輝度信号と色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）を4:2:
2でサンプリングする場合と比較すると半分のメモリ容
量で同等の解像度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す機能ブロック図、第２図
は補色フィルタ付CCDの構成を示す図、第３図は第２図
に示す補色フィルタ付CCD上でのフィールド走査による
フィールドデータを示す図で、同図（ａ）は奇数フィー
ルドデータを示す図、同図（ｂ）は偶数フィールドデー
タを示す図、第４図は第１図に示す機能ブロックのうち
フレームメモリ９、メモリ制御回路11及びデジタル信号
処理13の機能を説明するためのブロック図である。 １……撮像レンズ、２……絞り、３……シヤッタ、４…
…補色フィルタ付CCD、９……フレームメモリ、11……
メモリ制御回路、13……デジタル信号処理部、15……符
号化回路部、16……アナログ・デジタル変換器、124…
…同期信号発生器、44……レジスタ、45……演算処理
部、46……γ補正部、47……マトリクス演算・白バラン
ス補正演算回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体を結像する撮像レンズと、 減法混色の３原色のうちの任意の２色に各々感色する画
   素が列方向に交互に配置される行と、前記減法混色の３
   原色の残りの色と加法減色の３原色の任意の１色に感色
   する画素が列方向に交互に配置される行とが、行方向に
   交互に配置され、いずれか１方の行群で奇数フィールド
   を、他方の行群で偶数フィールドを構成し、前記撮像レ
   ンズにより結像された被写体の２次元光学像を画像デー
   タに変換するカラー撮像素子と、 前記カラー撮像素子上の１フレームの画像データを、フ
   ィールド走査すべく、前記カラー撮像素子上のアドレス
   を制御する撮像素子アドレス制御手段と、 前記奇数フィールドの画像データと偶数フィールドの画
   像データとで構成される１フレーム分の画像データを記
   憶するフレームメモリと、 前記フレームメモリに記憶された画像データを２×２の
   画素毎に画像データを読み出すべく、前記フレームメモ
   リ上のアドレスを制御するフレームメモリアドレス制御
   手段と、 前記フレームメモリアドレス制御手段によって読み出さ
   れた２×２の画素の画像データに基づき加法減色の３原
   色データを生成する色変換手段と、 を備えたことを特徴とする電子スチルカメラ。
2. 【請求項２】前記カラー撮像素子は、固体電荷転送素子
   （CCD）であることを特徴とする請求項１に記載の電子
   スチルカメラ。