JPH03167534A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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，？！子スチルカメラ等の画像情報をＨ敗
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。この悪影習は、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木来無かった縞（モヮレ
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
れる不要な高周波数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）＝ｌｃｏｓｙｒＤｆｌ　　＋＋−（１）
（１）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＋１１！ｆ＆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
は偏光状憇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ム、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九に、位相型回折格子を
利用した光学的ローパスフィルターが種々提案されてい
る。例えば、特開昭５３１１９０６３号公報や特開昭６
１−１２６５３２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バスフィルタ〜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バス効果を得る
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１０１１０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バス
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、１７５００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了は、露光時間が長い時に
電子シャッターＩｂｊＬ影を行うと暗電流，白キズ等の
影響により良好な画像か得られないが、露光時間がＩ７
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、Ｆ　Ｉ　Ｔタイ７’のＣＣＤでは、露光時ｆ
ｌｉ７　ヲ１／　１００００秒程度まで短〈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ム、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
ーバス効果が得られ、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、固体撮像素子を有した撮像装置に
おいて、撮影レンズ系の中に回折格子形の光学的ローパ
スフィルターを設けると共に、固体撮像素子に入射する
光量を調節する光量調節手段と、固体撮像素子の露光時
間をＮ械的に制御する機械的シャッター及び該露光時間
を電子的に制御する電子的シャッターを備え、測光した
露光量に応じて前記機械的シャッターと電子的シャッタ
ーを選択して露光制御を行うことにより前記光量調節手
段の開口値を制限する露光制御部を具備したものである
。

〔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バス効果が得
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
からの撮像光を光電変換して画像信号を出力する固体撮
像素子で、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千段（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ＱＥＶ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Ｓｌ）、この露光ｉＥＶの値が所
定の値Ｅ　Ｖ　ｏと比較（ＥＶ＞ＥＶｏ）されル（ステ
ップＳ２）．そして、測光した露光量ＥＶが所定の値Ｅ
Ｖ０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５４ａ）。また、測光した露光量ＥＶが
所定の値ＥＶ．より大きければ、その露光１１ＥＶ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Ｌ記所定の値ＥＶｏを１５．５とし
ており、この時絞り値ＡＶが１１であれば露光峙間ＴＶ
は約１７：１５０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バス効果が得ら
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Ｉ７８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ｉＥＶが決定され（ステップＳ
ｌｌ），この露光ｉＥＶが所定の値ＥＶ，と比較される
（ステップＳ１２）。ここでは、所定の値ＥＶ，を１４
．２としている。そして、測光した露光量ＥＶが所定の
値ＥＶ．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Ｓ１３
ａ）．機械シャッター撮影が行われる（ステップ３１４
ａ）。

上記ステップＳ１２で測光した露光量ＥＶが所定の値Ｅ
Ｖ，より大きければ、第４図のフィルター７が光量調節
千段４の前面に装着され、光の通過強度がｌ／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はカツコ内で示され
る数値となる。そして、再度フィルター７を通過した露
光ｉＥＶが所定の値ＥＶ。と比較され（ステップ３１６
），露光ｉ１ＥＶ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Ｔ
Ｖが決定された後（ステップＳ１３ｂ）、機械シャッタ
ー撮影が行われる（ステップＳ１４ｂ）。また、露光量
ＥＶが所定の値Ｅｖｏより大きければ、同様に絞り値Ａ
Ｖと露光時間ＴＶが決定された後（ステップＳ１３ｃ）
、電子シャッター撮影が行われる（ステップＳ１４Ｃ）
。なお、ここでは上記所定の値ＥＶ，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！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バス効果が得られ
、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・・・・一撮影レンズ ２・・・・・・光学的ローパスフィルター３　−−−−
−固体撮像素子 ４−・・一光量調節手段 ５　−−−−−−機械的シャッター ６　−−−−−−露光制御部 ７・・・・・・フィルター 第 ３ 図 本必明／）杷ｎ笑虎例ハ構臓 第４図 杷／７矢謳幼列ハＳ１光》Ｊ参９の汽冫し第５図 ＥＶ 把ｎｓｉ例の１ロク゛ラム座図 ｊ％６図 ４１Ｉを置一尤琴ｂクローハ゛スフィルターハ邪拭第７
図 ＥＶ 横』１表１のプログラム球図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子を有した撮像装置において、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設ける
   と共に、固体撮像素子に入射する光量を調節する光量調
   節手段と、固体撮像素子の露光時間を機械的に制御する
   機械的シャッター及び該露光時間を電子的に制御する電
   子的シャッターを備え、測光した露光量に応じて前記機
   械的シャッターと電子的シャッターを選択して露光制御
   を行うことにより前記光量調節手段の開口値を制限する
   露光制御部を具備したことを特徴とする撮像装置。