JPH05244609A - カラー撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印加電圧に応じてその分光透過率が変化する部
材をカラーフィルタとして用いた撮像素子を有するカラ
ー撮像装置を提供すること。 【構成】撮像素子３が入力された所望のカラー画像を撮
像すると、上記撮像素子３の前面に配置されたカラーフ
ィルタ２の分光透過率が印加電圧に応じて変化する。つ
まり、上記カラーフィルタ２に選択的に電圧を印加する
ことにより、上記分光透過率を上記撮像素子３における
少なくとも１個の画素毎に変化させることができる。ま
た上記の撮像素子３の撮像方式の変化に合わせて、ある
いは上記撮像素子３のＸ−Ｙアドレス方式による画素毎
またはライン毎の読み込み動作に合わせて、上記カラー
フィルタ２の分光透過率を変化させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像をカラーで撮像す
る撮像装置に係り、特に高解像度画像取り込み装置等に
適用されるカラー撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＣＤに代表される固体撮像素子
を用いる撮像装置は、カラー化するために撮像面近くに
ストライプカラーフィルタを配置し、各ストライプ毎に
異なる色で像を入力し、複数の画素の情報を利用してカ
ラー情報を得ている。

【０００３】しかし、上記撮像装置では、その解像度が
輝度信号及び色信号共に低下してしまい、特に色の解像
度は上記ストライプカラーフィルタを使用しない場合に
比べて１／３以下に低下してしまうといった問題があ
る。このような問題を解決する手段として内視鏡で用い
られている各カラー信号の取り込みを時分割で行なう面
順次方式によるカラー撮像がある。

【０００４】この面順次方式によるカラー撮像では、体
内を照明する光源の色を変化させ、各色で照明されてい
る時間毎にモノクロの撮像素子で画像を取り込み、各色
の信号を合成してカラー画像を得ている。ところが、こ
の面順次方式を通常のカメラで用いようとすると、照明
光以外の光が被写体に当たるために、純粋な色成分に分
解された信号として入力するのは難しく、正確な色を再
生できなくなってしまうといった問題がある。

【０００５】そこで、光路中に撮像素子への入力光の色
を変えるためのカラーフィルタを挿入し、該カラーフィ
ルタを切り替えることによって異なる色の信号を得るこ
とが考えられている。しかし、この方法ではカラーフィ
ルタを切り替えるための機械的可動部が存在するので装
置が大きくなり、消費電力も大きくなる等の欠点もあっ
た。

【０００６】このような欠点に着目して、特開昭６４−
７５６０号公報では面順次方式のカラー撮像を行なう撮
像装置にエレクトロクロミック材料からなるカラーフィ
ルタを撮像面直前に配し、上記エレクトロクロミックに
電圧を印加してフィルタの色を変化させることにより機
械的可動部が存在しない面順次方式のカラー撮像を行な
う固体撮像装置に関する技術が開示されている。また、
近年、電荷変調素子（以下、ＣＭＤと略す）とよばれる
撮像素子が開発され、上記撮像装置における上記ＣＭＤ
の使用が検討されている。

【０００７】上記ＣＭＤは増幅型画素で、非破壊読み出
しが可能である等の特徴を有しており、Ｘ−Ｙアドレス
式と呼ばれる任意の画素値を読み出すことが出来る撮像
素子であるため、各画素値が露光されている状態からＸ
−Ｙアドレス式で指定する順番に一画素づつデータを読
み出し、該読み出しの後に各水平ライン毎にリセットを
かけ、露光を開始される。そして、このような動作を繰
り返し行なうことにより画像データが読み出される。

【０００８】このＣＭＤは上記したような読み出しサイ
クルで使用されるために、面順次方式のカラー撮像に用
いた場合には各画素によって読み出されるタイミングが
異なるためカラーフィルタの色が変わってからの時間が
画素毎に異なってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
なエレクトロクロミック等をフィルタとして用いた撮像
装置では、該エレクトロクロミックの応答特性が遅いた
めに高速度の動画像入力への応用は難しかった。

【００１０】また、低レートの画素取り込み装置におい
て、上記ＣＭＤのようなＸ−Ｙアドレス式の撮像素子を
用いた場合には、画素によって読み出される時刻が異な
るためにフィルタの色が変わってからの露光時間が画素
毎に異なり、画素位置によって色のバランスが異なって
しまうなどの問題があり、面順次方式によるカラー撮像
への採用が難しかった。

【００１１】本発明はこのような問題に着目してなされ
たもので、その目的とするところは印加電圧に応じてそ
の分光透過率が変化する部材をカラーフィルターとして
用いた小型の撮像素子を動画像や高解像度撮像にも利用
可能とし、さらにＸ−Ｙアドレス式の撮像素子でも色の
バランスの良い面順次方式によるカラー撮像が可能なカ
ラー撮像装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の態様によるカラー撮像装置では、入力され画
像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子の前面に配置さ
れ、電圧が印加されることによりその分光透過率が変化
する部材からなるカラーフィルタと、上記カラーフィル
タに選択的に電圧を印加することにより上記分光透過率
を上記撮像素子における少なくとも１個の画素毎に変化
させる手段とを具備することを特徴とする。

【００１３】また、第２の態様によるカラー撮像装置で
は、上記の撮像素子の撮像方式の変化に合わせて、上記
カラーフィルタの分光透過率を変化させる手段を更に有
することを特徴とする。

【００１４】さらに、第３の態様によるカラー撮像装置
では、上記撮像素子のＸ−Ｙアドレス方式による画素毎
またはライン毎の読み込み動作に合わせて、上記カラー
フィルタの分光透過率を変化させる手段を更に有するこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】即ち、本発明の第１の態様によるカラー撮像装
置では、撮像素子が入力画像を撮像すると、上記撮像素
子の前面に配置されたカラーフィルタの分光透過率が印
加電圧に応じて変化する。つまり、上記カラーフィルタ
に選択的に電圧を印加することにより上記分光透過率を
上記撮像素子における少なくとも１個の画素毎に変化さ
せることができる。また、第２の態様によるカラー撮像
装置では、上記の撮像素子の撮像方式の変化に合わせ
て、上記カラーフィルタの分光透過率を変化させること
ができる。

【００１６】さらに、第３の態様によるカラー撮像装置
では、上記撮像素子のＸ−Ｙアドレス方式による画素毎
またはライン毎の読み込み動作に合わせて、上記カラー
フィルタの分光透過率を変化させることができる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例に係るカラー撮
像装置である。

【００１８】同図において、入力画像は対物レンズ１に
よって撮像素子３に結像されるが、撮像面前面のエレク
トロクロミックからなるカラーフィルタ２によって各画
素の信号はＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）に色分解さ
れている。

【００１９】また、上記撮像素子３には電荷変調素子
（以下、ＣＭＤと略す）を用いており、上記カラーフィ
ルタ２はジフタロシアニン系エレクトロクロミック素子
で構成されている。さらに、上記ジフタロシアニン系エ
レクトロクロミック素子は、印加電圧によってその色を
Ｒ、Ｇ、Ｂと変化させることができる上に、低消費電力
で比較的高速に色を変化させられるといった特徴を有し
ている。

【００２０】このような構成の撮像装置において、撮像
素子３前面に配したカラーフィルタ２の色を変える方法
として面順次撮像方式を採用し、各ラインの情報を読み
出した後で各ライン毎にカラーフィルタ２の色を変化さ
せて、該カラーフィルタ２の色が変化してからの露光時
間がライン毎に異なるのを防いでいる。次に、図２は、
上記カラーフィルタ２の色変化についてその詳細を説明
するための図である。

【００２１】今、第ｎラインの画素値を読み込んでいる
と仮定すると、図２（ａ）に示すように第１から第（ｎ
−１）ラインのカラーフィルタ２はＧとなっていて、第
ｎライン以降はＲとなっている。この第ｎラインの画素
値を読み込み終えるとそのラインの画素はリセットされ
図２（ｂ）に示すようにカラーフィルタ２の第ｎライン
はＲからＧに変わる。

【００２２】このように、各ラインの読み込みが終わっ
たらカラーフィルタ２の色を変化させていくことを繰り
返し、すべてのラインがＧに変わると再び第１ラインを
読み込み、カラーフィルタ２はＧからＢへと変化させ
る。こうしてＲ、Ｇ、Ｂの信号を取り込み、面順次方式
の撮像を実現する。尚、各画素毎にカラーフィルタ２の
色を変えられるようにして、各画素の読み出しが終了す
る度にカラーフィルタ２の色を変えても構わない。次
に、図３は、本発明の第２の実施例に係る撮像装置の構
成を示したものである。

【００２３】同図に示すように、本実施例の撮像装置は
対物レンズ３０と、カラーフィルタ３１、ＣＭＤ３２、
撮像素子駆動回路３３、撮像方式判断回路３４、カラー
フィルタ駆動回路３５により構成されている。

【００２４】上記カラーフィルタ３１は、ジフタロシア
ニン系エレクトロクロミック素子で構成されており、そ
の色は各画素毎にＲ、Ｇ、Ｂと変化させることができる
ものである。

【００２５】このような構成の撮像装置において、上記
ＣＭＤ３２は撮像素子駆動回路３３の信号を撮像方式判
断回路３４にも送り、そこで、この撮像系が動画像の入
力に用いられるのが静止画像の入力に用いられるのかを
判断する。

【００２６】この時の画像が静止画像か動画像かの判断
は、フレーム間の差分値が一定値以下であるかどうかで
行なっている。そして、その判断結果が動画像であった
場合は、カラーフィルタ駆動回路３５はカラーフィルタ
３１を図４のような状態で固定し、通常のモザイクフィ
ルタを用いた撮像素子と同様の過程で入力を行なう。ま
た、静止画像と判断された場合にはカラーフィルタ駆動
回路３５は面順次方式の入力を行うようにカラーフィル
タ駆動回路３５によってカラーフィルタ３１の色を変化
させるようにしている。具体的には、図４（ａ）から
（ｂ）、そして（ｃ）、（ｄ）へと順に変化していくよ
うにカラーフィルタ３１を変化させている。

【００２７】本実施例の撮像装置では、動画像入力の場
合にカラーフィルタ３１をモザイクフィルタとして固定
しているので、エレクトロクロミック素子の応答速度よ
りも速い読み出しを必要とするような画像入力にも対応
でき、一方、静止画像を高解像度で入力する場合には面
順次方式を用いることができるので高解像度で、色再現
性の良い画像入力ができるようになる。勿論、外部から
の入力によって撮像方式判断回路３４に被写体が静止画
か動画のどちらであるのかを指示するようにしても構わ
ない。

【００２８】また、図５に示すように上記カラーフィル
タ３１の構造をストライプ状にすることにより、つまり
動画像の場合は図５（ａ）の状態でフィルタを固定し、
静止画像の場合には図５（ａ），（ｂ），（ｃ）の順に
カラーフィルタ３１を変えて撮像を行なうことにより、
画像毎にフィルタの印加電圧を変える必要がなく、縦の
列毎に印加電圧を変えれば良いので構成を簡単化するこ
とができる。

【００２９】以上詳述したように、本発明の撮像装置は
撮像素子の画素毎またはライン毎にカラーフィルタの色
を変えることができるので、動画像の場合にはエレクト
ロクロミックカラーフィルタを通常のカラーモザイクフ
ィルタとして使用し、高解像度撮像の場合は面順次撮像
を行なうように全画面同時に同一色で入力するように切
り替えることができる。

【００３０】また、Ｘ−Ｙアドレス式の撮像素子の面順
次撮像において画素値毎またはライン毎に読み込みを行
なうと同時に画素値をリフレッシュして当該画素のカラ
ーフィルタの色を変化させるように構成すれば、フィル
タの色が変わってからの露光時間が画素毎に異なるとい
った不具合は解消される。以上、本発明の実施例につい
て説明したが、本発明はこれに限定されることなく改
良、変更が可能なことは勿論である。

【００３１】例えば、本発明の撮像装置ではカラーフィ
ルタとしてＲ、Ｇ、Ｂに変化させられるものを用いた
が、無色からＲ、無色からＧ、または無色からＢへ変化
するエレクトロクロミック素子をそれぞれ用いることに
より、輝度信号を入力するときに無色のフィルタを使用
し、色情報を入力するときはモザイクフィルタとして、
例えば図４（ａ）のようにフィルタを変化させることも
可能である。勿論、カラー撮像と高精細モノクロ撮像と
を切り替えられるようにしても構わない。

【００３２】また、本発明においてカラーフィルタに用
いるべき部材は、電圧によってその分光透過率を変える
ものであればどのような部材でも構わなく、上記エレク
トロクロミックの他にも例えば液晶などで構成される部
材でも良い。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば電圧によってその分光透
過率が変化する部材をカラーフィルタに用いることで小
型化が可能な撮像素子を実現でき、動画像や高解像度撮
像にも利用可能とし、更にＸ−Ｙアドレス式の撮像素子
に上記部材を用いた場合でも色のバランスの良い面順次
方式のカラー撮像が可能となる撮像装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る撮像装置の構成を
示したものである。

【図２】第１の実施例におけるカラーフィルタ２の色変
化を示したものである。

【図３】本発明の第２の実施例に係る撮像装置の構成を
示したものである。

【図４】第２の実施例におけるカラーフィルタ３１の色
変化を示したものである。

【図５】第２の実施例におけるカラーフィルタ３１をス
トライプ状の構成を示したものである。

【符号の説明】

１…対物レンズ、２…カラーフィルタ、３…撮像素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像を撮像する撮像素子と、 上記撮像素子の前面に配置され、電圧が印加されること
   によりその分光透過率が変化する部材からなるカラーフ
   ィルタと、 上記カラーフィルタに選択的に電圧を印加することによ
   り上記分光透過率を上記撮像素子における少なくとも１
   個の画素毎に変化させる手段と、 を具備することを特徴とするカラー撮像装置。
2. 【請求項２】 上記の撮像素子の撮像方式の変化に合わ
   せて、上記カラーフィルタの分光透過率を変化させる手
   段を更に有することを特徴とする請求項１に記載のカラ
   ー撮像装置。
3. 【請求項３】 上記撮像素子のＸ−Ｙアドレス方式によ
   る画素毎またはライン毎の読み込み動作に合わせて、上
   記カラーフィルタの分光透過率を変化させる手段を更に
   有することを特徴とする請求項１に記載のカラー撮像装
   置。