JPH0247158B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 画像センサと、その上で整合されたカラー画
像信号を生じる第１と第２の色フイルタの規則的
な列とを含む、少なくとも第１と第２の色成分を
有するカラー画像信号を生成する装置において、 前記画像の第１の色成分を第２の色成分に対し
て、前記列内の隣接する第１と第２の色フイルタ
要素間の間隔と等しい量だけ空間的にずれを与え
て、隣接する異なる色フイルタ要素をして画像の
同じ部分からの光を受取らせる光学装置と、 前記信号の第１の色成分を第２の色成分に対し
て、前記光学装置により生じる空間的なずれを補
償するに充分な量だけ時間的にずれを与える遅延
装置とを設けることを特徴とする装置。

２ 前記光学装置が、該装置の対物レンズと色フ
イルタ要素の前記列との間に配置された平行に隔
てられたダイクロイツク・ミラーからなる請求の
範囲第１項記載の装置。

３ 対物レンズの前方に配置された中継レンズを
更に設け、前記光学装置が、前記装置の中継レン
ズと対物レンズとの間に相互に僅かにある角度を
なすように間隔をおいて配置されたダイクロイツ
ク・ミラーからなる請求の範囲第１項記載の装
置。

４ 前記光学装置がブレーズ回折格子からなる請
求の範囲第１項記載の装置。

５ 画像センサと、垂直方向および水平方向に延
在する第１と第２と第３の重合した副列のフイル
タ要素の市松状の列とを含み、前記第１と第２の
副列が規則的な線と列の素子パターンを呈し、前
記第３の副列は５の目型の素子パターンを呈する
第１と第２と第３の色成分を有するカラー画像信
号を生じる装置であつて、前記フイルタ要素が、
線走査時間Δおよびカラー画像信号を生じるため
のセンサ素子の時間δで読取られる画像センサに
対して整合される装置において、 前記画像の第１の色成分を第３の色成分に対し
て垂直方向にずれを与え、かつ前記第２の色成分
を第１と第３の色成分に対して水平方向にずれを
与えて、隣接する異なる色のフイルタ要素をして
画像の同じ部分からの光を受取らせる光学装置
と、 前記信号の前記第１の色成分を１つの線走査時
間Δだけ、また前記第２の色成分を１つのセンサ
素子の時間δだけそれぞれ時間的なずれを与える
第１と第２の遅延装置とを設けることを特徴とす
る装置。

６ 前記光学装置が、対物レンズと前記色フイル
タ要素列との間に配置された２対の矩形状の平行
に隔てられたダイクロイツク・ミラーからなる請
求の範囲第５項記載の装置。

〔発明の分野〕

本発明は、画像検出装置に対して整合された第
１と第２着色されたフイルタ要素の規則的な列を
備えた形式の第１と第２の色成分を有するカラー
画像信号を生成する装置に関する。

〔従来技術の説明〕

第１図は、従来技術の一例であるカラー画像信
号を生じる装置を示している。例えば、Nagumo
等著「CCDデイジタル・カラー・カメラ」（1980
年８月刊、IEEE Transactions on Consumer
Electronics第CE−26巻第３号、339頁）を参照
されたい。レンズ１０によつて形成される画像
は、１対のプリズム・ブロツク１４，１６間に置
かれたダイクロイツク・ミラー１２によつて緑
（輝度）の成分と赤／青（クロミナンス）の成分
に分解される。緑の画像成分は、ダイクロイツ
ク・ミラー１２によつて透過させられ、例えば電
荷結合素子（CCD）画像センサであるソリツド
ステート画像センサ１８上に投影する。ソリツド
ステート画像センサ１８の出力は、増巾器１７に
よつて増巾され、サンプル兼保持回路１９によつ
てサンプルされて画像の緑の成分を表わす信号
G_Sを生じる。画像の赤／青の成分は、ダイクロ
イツク・ミラー１２およびプリズム・ブロツク１
４により反射され、ソリツドステート画像センサ
２０上に投影する。

このソリツドステート画像センサ２０には、画
像の赤／青の成分を赤のクロミナンス成分と青の
クロミナンス成分とに分解するために赤と青の交
互のフイルタ要素を有する第１と第２の着色フイ
ルタ要素の規則的な列（例えば、部分的に第２図
に示されるような縞のあるフイルタ２２）が設け
られている。用語「規則的な」とは、列中の均一
な間隔でカラー・フイルタ要素が存在することを
意味する。このフイルタ列は、フイルタ要素が画
像センサ上の画像検出要素の列に対し整合される
ようにソリツドステート画像センサ２０上に配列
されている。用語「整合された」とは、フイルタ
列がセンサの表面に対して物理的に取付けられる
こと、あるいはフイルタ列の画像が画像センサの
表面上に光学的に投影されることを意味する。

ソリツドステート画像センサ２０の出力は、増
巾器２８によつて増巾され、サンプル兼保持回路
３０，３２によつてサンプルされて画像の赤のク
ロミナンスを表わす信号Ｒと、画像の青のクロミ
ナンス成分を表わす信号B_Sを生じる。

カラー・フイルタ列２２を備えた従来技術のソ
リツドステート画像センサ２０の情景の細部の成
分、例えば暗い背景上の垂直方向の白い縞に対す
る応答については、第３図に略図的に示される。
第３図のＷで示した線は、ソリツドステート画像
センサ２０における画像検出素子の水平方向の線
を横切つて投影する垂直方向の白い縞の明るさの
輪郭を表わす。第３図の「RBRB、、、」で示した
垂直方向の列は、ソリツドステート画像センサに
おける交互の画像検出要素に整合された赤と青の
フイルタ要素を表わす。第３図のR_Sで示した線
は白い縞の画像のサンプルされた赤のクロミナン
ス成分を表わす信号であり、B_Sで示す線は画像
のサンプルされた青のクロミナンス成分を表わす
信号である。第３図において判るように、信号
R_SおよびB_Sは、画像の明るさが変化する領域、
即ち白い縞の縁部において異なる振幅を有する。
その結果、赤および青のクロミナンス信号の各々
が１つ置きのフイルタ要素毎に１回しかサンプル
されないこと、また２つの隣接する要素が画像の
変化の領域において実質的に異なる光の量を受取
ることになる。信号が異なる領域は、第３図の３
４で示されるもののように網ハツチを施した領域
によつて示した。カラー画像信号が表示される
時、縞の縁部における信号の赤および青のクロミ
ナンス成分における差は画像に望ましくない色の
フリンジ効果を生じさせる。

本発明の目的は、第１と第２の色成分を有する
カラー画像信号を生じるための、上記の如き色の
フリンジ効果のないカラー画像信号を生じる第１
と第２の色フイルタ要素の規則的な列がその上に
整合された画像センサを備えた形式の装置の提供
にある。

〔発明の要約〕

本発明による装置は、カラー画像の第１の色成
分を第２の色成分に対して、列状に対応して色彩
を付したフイルタ要素の間隔と等しい量だけ間隔
をおいて変位させて、隣接する異なる色のフイル
タ要素に画像の同じ部分から光を受取らせるため
の光学素子と、この光学素子によつて生じる空間
的な変位を補償するに充分な量だけ第２の色成分
に関して画像検出装置により生じるカラー画像信
号の第１の色成分を時間的に変位させる遅延素子
とを備えることを特徴とする。

本発明の実施の１つの態様によれば、光学装置
は、対物レンズと画像センサとの間の装置の光学
経路内に配置された１対の離間されたダイクロイ
ツク・フイルタからなつている。本発明の別の実
施の態様によれば、この光学装置は色分解格子か
らなつている。本発明の更に別の態様によれば、
この光学装置はブレーズ（blazed）回折格子から
なつている。

３色のフイルタ要素を有する画像センサにより
本発明を実施する１つの態様においては、光学装
置は、列上の３色のフイルタ要素の間隔と等しい
量だけ画像の３色の成分を相対的に変位させるた
め相互に離間された３つのミラーからなつてい
る。この態様においては、遅延装置は、信号の第
２および第３の色成分を時間的にずらせて光学装
置によつて生じる空間的なずれを補償する装置を
含んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー画像信号を生じる従来技術の装
置を示す概略図、 第２図は第１図に示された装置により用いられ
る色フイルタ列のパターンを示す部分詳細図、 第３図は第１図に示された装置の作用の説明に
役立つ図、 第４図は本発明を実施した装置を示す概略図、 第５図は第４図に示された装置において使用さ
れる色フイルタ列のパターンを示す部分詳細図、 第６図は第４図に示される装置の作用の説明に
役立つ図、 第７図は３色の画像検出装置を備えた装置にお
いて用いられる本発明の別の実施例を示す概略
図、 第８図は第７図に示された装置において使用さ
れる色フイルタ列のパターンを示す部分詳細図、 第９図はカラー画像信号を生じる装置において
用いられる本発明の他の実施例を示す図、 第１０図は第９図に示された装置において使用
される色フイルタ列のパターンを示す部分詳細
図、 第１１図はカラー画像信号を生じる装置におい
て用いられる本発明の他の実施例を示す図、 第１２図は本発明を用いた装置の他の実施例を
示す図、 第１３図はチエツカー盤（市松）型のパターン
を有する色フイルタ列を有する画像検出装置を有
する本発明を用いた装置の他の実施例を示す概略
図、および 第１４図は第１３図に示した装置において用い
られる市松模様のフイルタ列を示す部分詳細図で
ある。

〔本発明を実施するための最良の形態〕

第４図は、第１図に示された形式のカラー画像
を生じる装置において用いられる本発明の一実施
例を示している。装置における同様な要素は同じ
番号が付されている。１対の離間されたダイクロ
イツク・ミラー４０，４２からなる光学装置は、
ソリツトステートの画像検出装置１８に対して送
られる緑の（輝度）成分と、部分的に第５図に示
される色フイルタ列２２が設けられたソリツドス
テート画像検出装置２０に対して反射される赤と
青（クロミナンス）の成分とに画像を分解する。

ダイクロイツク・ミラー４０は、光の赤の成分
を反射し、青と緑の成分を透過する。ダイクロイ
ツク・ミラー４２は、光の青成分を反射し、緑成
分を透過する。ダイクロイツク・ミラー４０，４
２は、スペーサ４４によつて隔てられている。こ
の間隔は、空間的に色フイルタ列２２における赤
と青の色フイルタ要素の間隔と等しい量だけ青成
分に対する画像の赤成分のずれを生じるのに充分
である。結果として、赤と青のフイルタ要素の隣
接する対（第５図に中括弧｛で示される）におけ
るフイルタ要素は、画像の同じ部分から光を受取
る。

ソリツドステート画像検出素子２０に対する出
力回路においては、一素子の時間遅延素子４６か
らなる電子素子が、隔てられたダイクロイツク・
ミラー４０，４２によつて生じる空間的なずれを
補償するのに充分な量だけ画像の赤成分を表わす
信号を時間的に変位させる。第６図は、暗い背景
において垂直方向の白い縞を見る時、画像検出装
置によつて生じるクロミナンス信号R_S，B_Sを示
している。第６図においてＢ Ｒで表わされる垂直方
向の列によつて示されるように、隣接する対をな
す画像の青成分と赤成分のサンプルが画像の同じ
部分から得られる。空間的なずれを補償するため
時間的にずれを与えた後、信号R_SおよびB_Sは同
じものとなる。第６図から判るように、本発明
は、明るさが変化しつつある画像の領域における
クロミナンス信号の色のフリンジ効果が取除かれ
る点において有利である。

第７図は、３色の縞フイルタ２２（第８図にそ
の一部が示される）を有する単体の画像検出装置
２０を備えた装置を示している。本発明の原理
は、３つの隣接するフイルタ要素（赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）および青（Ｂ））をして画像の同じ部分から
の光を受取らせるように本実施態様において適用
される。

第７図に示された実施態様においては、３つの
隔てられたミラー５０，５２，５４を用いて画像
の３つの色成分を相互にシフトさせる。第１のミ
ラー５０は、光の緑成分を反射し、赤と青の成分
を透過するダイクロイツク・ミラーである。第２
のミラー５２は、光の青成分を反射し、赤成分を
透過するダイクロイツク・ミラーである。第３の
ミラー５４は、光の赤成分を画像センサに対して
反射する完全に銀めつきを施したミラーである。
これらのミラーは、画像の赤成分がフイルタの２
つの縞の幅だけ緑成分に対してずれを生じるよう
に間隔が与えられている。画像の青成分は、フイ
ルタの１つの縞の幅だけ緑成分に対してずれてい
る。第８図の矢印は、ミラー５０，５２，５４の
配置により影響を受ける画像の色成分間の相対的
なシフトを示している。

第７図および以降の事例においては、反射面
（ミラー、５０，５２，５４等）のみが示される。
これらの面は、第４図における如きプリズムの表
面、または透明な板の表面によつて支持されてい
るものと理解すべきである。本装置の出力用電子
回路においては、画像の青成分を表わす信号は、
時間遅延素子５６により１つの画素だけ電子的に
時間的な遅れが与えられてミラーにより生じる空
間的なずれを補償する。画像の赤成分を表わす信
号は、時間遅延素子５８，６０によつて２つの画
素だけ遅れさせられてミラーにより生じる空間的
なずれの補償を行なう。第７図に示された本発明
の実施態様は、装置の出力が３つの全ての色にお
ける色のフリンジ効果が全くない点において有利
である。

第９図は、赤および青のフイルタの縞を分散さ
せた画像センサの交互の列上に緑のフイルタの縞
を有する形式の色フイルタ列２２（第１０図に部
分的に示される）を有する単一型画像検出装置２
０を備えた装置を示す。本実施態様においては、
ミラー５４は、第１０図における矢印により示さ
れるように、フイルタの３つの縞の幅だけ画像の
赤色成分をシフトするように、第７図に示された
実施態様におけるよりもミラー５２から更に遠く
離れるようにずらされている。画像の赤成分を表
わす信号は、ミラーによつて生じる空間的シフト
を補償するため３つの画素の遅延素子５８，６
０，６２によつて電子的に時間についてシフトさ
れる。

上記の事例においては、画像の色成分を相互に
シフトするための光学装置が対物レンズ１０と画
像検出装置２０との間に配置されていた。第１１
図は、中継レンズ６４および対物レンズ１０を有
する装置を示している。色成分間のシフトを生じ
るための光学装置は、中継レンズ６４と対物レン
ズ１０間に配置され且つ一方の色成分の他方の成
分に対するシフトを生じるように相互に角度が付
されたダイクロイツク・ミラー６６，６８からな
つている。

第１２図は、１つの色成分の他の成分に対する
シフトを生じるための別の光学装置を示してい
る。本例においては、ダイクロイツク・ミラー１
２は、画像検出装置１８に対して透過させられる
緑の成分と画像検出装置２０に対して透過させら
れる青と赤の成分とに画像を分解する。画像検出
装置２０は、第５図に示された形式の赤と青の垂
直方向の色フイルタ列が設けられている。

画像の青と赤の成分は、色分解格子７０によつ
て相互にずれが与えられる。この色分解格子は、
入射光を３つの回折次数（−１、０および＋１）
に分解するブレーズ合成相単独ホログラムからな
る形式のものである。青の光は−１の次数に選択
的に回折され、赤の光は＋１の次数に選択的に回
折され、これにより色のずれを生じる。このよう
な色分解格子の理論的分析については、H.
Damman著の論文「色分解格子」（「Applied
Optics」第17巻第15号、1978年８月１日刊、2273
頁）に見出される。

本発明の原理はまた、フイルタ要素の色が二次
元で交互になつている市松模様の色フイルタ列を
有する画像検出装置においても用いることができ
る。

第１３図は、市松模様型の色フイルタ列２２が
整合されたソリツドステート画像検出装置２０を
備えたカラー装置を示している。この色フイルタ
列２２の一部は第１４図に示されている。第１４
図から判るように、列をなすフイルタ要素の色は
二次元、即ち垂直方向および水平方向に交互にな
つている。緑のフイルタ要素は５の目型に配列さ
れるが、赤と青のフイルタ要素は行および列の各
副列に従つて緑の要素と重合状態になつている。
光学装置は、画像の赤色の成分を緑の成分に対し
て垂直方向にシフトし、画像の青の成分を赤と緑
の成分に対して水平方向にシフトする。

色成分の二次元の空間的なシフトを得るために
は、光学軸に対してある角度に置かれた第１のダ
イクロイツク・ミラー７２が赤と緑の光を反射し
かつ青の光を透過させる。ダイクロイツク・ミラ
ー７２に対して平行に隔てられたミラー７４は青
の光を反射し、画像の青の成分を赤と緑の成分に
対してシフトする。光学軸に対してある角度に置
かれ且つ第１の組のミラーから90゜回転された第
２のダイクロイツク・ミラー７６は、赤の光を反
射しかつ青と緑の光を透過させる。ダイクロイツ
ク・ミラー７６に対して平行に隔てられたミラー
７８は、ダイクロイツク・ミラー７６によつて透
過させられた青と緑の光を反射して画像の赤の成
分と緑および青の成分との間にずれを生じさせ
る。

画像の赤の成分を表わす信号は、電子遅延装置
８０により１つの線走査時間Δだけ電気的に遅延
させられ、青の成分を表わす信号は電子遅延装置
８２によつて１つのセンサの素子時間δだけ遅延
させられて、ミラーによつて生じる空間的なずれ
を補償する。本装置は、本装置によつて結果とし
て得た色信号がフイルタ列における色フイルタの
間隔によつて生じる色のフリンジ効果を一切含ま
ないという点で有利である。