JPH09247545A - スキャナ型電子カメラ - Google Patents
スキャナ型電子カメラInfo
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- JPH09247545A JPH09247545A JP8052771A JP5277196A JPH09247545A JP H09247545 A JPH09247545 A JP H09247545A JP 8052771 A JP8052771 A JP 8052771A JP 5277196 A JP5277196 A JP 5277196A JP H09247545 A JPH09247545 A JP H09247545A
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- H04N2209/048—Picture signal generators using solid-state devices having several pick-up sensors
- H04N2209/049—Picture signal generators using solid-state devices having several pick-up sensors having three pick-up sensors
Abstract
のエリアセンサを用いるとセンサチップが大きくなりコ
ストが問題であり、ラインセンサを用いると低速の撮像
となるため用途が限られる。本発明は小さい面積のセン
サチップで高速の撮像が可能なカメラ方式を提供する。 【解決手段】 レンズ系1の結像面に沿ってエリアセン
サより幅の狭い2次元撮像素子2をスキャナ手段4で副
走査する。ー方、Xクロック発生回路5により副走査と
同速度かつ逆方向に2次元撮像素子2の電荷転送レジス
タを駆動しTDI動作により高速の画像取り込みを行
う。
Description
に走査して撮像する電子スチルカメラに関するものであ
る。
2次元撮像素子(略称:エリアセンサ)を用いるー般的
な方式と、1次元撮像素子(略称:ラインセンサ)を機
械走査して2次元画像を取り込む方式(例えば、特開平
5ー316302号公報参照)がよく知られている。
アセンサ60を示し、図12は矢印方向にH画素副走査
してH画素×V画素の撮像領域を取り込むV画素のライ
ンセンサ61を示す。この両センサの画素当たりの感度
が等しいとした場合、両方式間で同じ感度を得るために
は電荷蓄積時間の関係でラインセンサ型はエリアセンサ
のH倍の撮像時間を必要とする欠点がある。しかしライ
ンセンサはエリアセンサのH分の1の画素数で良くセン
サチップが小さくて済むため、大画素数の画像入力装置
に用いられる。
サ上を連続的に移動するようにした像を、時間遅延積分
(略称:TDI)動作により取り込む方法が公知であ
り、図2はこのTDI動作を示し、h画素×V画素の2
次元撮像素子2上をX方向にAなる図形の像21が移動
している場合、この像21の動きに同期させてV列から
成るXレジスタ22を転送すると、各Xレジスタ内で像
による光電荷がh回積分されてYレジスタ23に集めら
れ直列的に取り出される。従って、h=1のラインセン
サに対しh倍の感度が得られる。
の自転によって流れ移動する星の像を捕らえる装置(特
開昭62ー220807号公報参照)や図13に示す様
なコンベヤー上の定速移動物体の像を捕らえる装置(米
国特許第4922337号)などがある。図13におい
てレンズ35とエリアセンサ31を備えたカメラ36に
より定速で走行するコンベア37上の被写体38を撮像
する。エリアセンサ31はコンベア37の速度を検出す
るタコメータ39の出力に同期してTDI動作を行い被
写体38の静止像を得る様に構成されている。
ンサを備えたカメラに対して被写体を定速で決められた
方向に動くようにして撮る装置であり、このTDI動作
による方式を動きの不確定な普通の被写体が撮れるー般
のカメラに適用した例は見当たらない。
高解像度たとえばHDTVのような200万画素以上の
カメラを構成しようとするとセンサチップが大型でコス
トが非常に高くなる問題があった。従来より商品化され
ているラインセンサを用いたカメラ型スキャナは、一枚
数秒以上の撮像時間を要するためカメラを台に固定して
静止した被写体を撮る用途に限られていた。
で、エリアセンサより十分小さいチップで、数十分の1
秒以下の露光時間すなわち手持ちの状態で普通の被写体
を撮れる高解像度の電子カメラを提供することを目的と
する。
に本発明の電子カメラは、被写体を結像させるレンズ系
と、電荷転送型2次元(X,Y)撮像素子と、前記撮像
素子を前記レンズ系の結像面に沿って逆X方向に少なく
とも前記撮像素子の受光部前端が前記結像面の撮像領域
に入ってから受光部後端が出るまでの区間をー定速度の
副走査を行うスキャナ手段と、前記撮像素子上の光電荷
を前記副走査と同速度かつX方向に並列的に転送させる
Xクロック発生回路と、前記撮像素子のX端に集まった
電荷をY方向に直列的に転送させるYクロック発生回路
と、前記撮像素子のY方向出力を処理する画像信号回路
とを備えたものである。
て、図1から図10を用いて説明する。
ラの基本構成を示し、図1においてレンズ系1の結像面
に置かれた電荷転送型2次元撮像素子2はカメラシャー
シ3に固定されたスキャナ手段4によって結像面に沿っ
て副走査される。スキャナ手段4は、モーター、リニア
スライド機構、検出器、制御回路などから成る。Xクロ
ック発生回路5は撮像素子2に並列的にTDI動作を与
えるXクロックを供給しYクロック発生回路6は撮像素
子2に撮像信号を直列出力させるYクロックを供給す
る。撮像信号は画像信号回路7によって増幅や補正など
のー般的な信号処理が行われカメラの信号出力となる。
示し、図2において撮像素子2はV列のXレジスタ22
から成る受光部20とXレジスタ22のX端に並列的に
集まった信号電荷を直列出力するYレジスタ23と電荷
を電圧に変換する出力回路24から成る。光電変換はX
レジスタ22上で行われ受光部20以外は遮光されてい
る。図1のレンズ系1によって結ばれカメラシャーシ3
に対して静止している被写体像21は、撮像素子2が逆
X方向に副走査されることによって撮像素子上から見る
とX方向に移動していることになる。したがって、この
被写体像21の動きすなわち副走査と同速度で逆方向に
Xレジスタ22を転送させるとTDI動作によりX方向
の画素数hに応じた感度が得られる。
ズ系1の結像面25に幅H画素の撮像領域26が定めら
れている。この撮像領域26はカメラの出力信号として
有効な領域に相当する。撮像素子2の幅h画素の受光部
20の前端が撮像領域26に接した位置Aが撮像開始位
置、受光部20の後端が接した位置Bが撮像終了位置で
あり撮像素子2は少なくとも位置Aから位置Bまでの区
間を含めてスキャナ手段4によって逆X方向にー定速度
で副走査される。
で示したような受光部幅Hのフルエリアセンサを比較す
ると両者の画素当たりの感度が等しい場合、受光部幅h
画素のセンサはフルエリアセンサの露光時間に対して
(H+h)/h倍の時間をかけて副走査すれば画素当た
りの電荷蓄積時間が等しくなり同じ出力電圧信号が得ら
れる。
080画素(V)の電子スチルカメラに本発明を実施し
その特性を説明する。特性の基準をフルエリアセンサを
用いた1/60秒フレームのプログレッシブスキャンH
DTVカメラに置く。撮像素子2はそのフルエリアセン
サと画素当たりの感度が等しく受光部20が384画素
(H)×1080画素(V)であるとし、副走査速度は
任意に設定できるとする。前記TVカメラの最大感度は
電荷蓄積時間が1/60秒の時であり、それに対応する
本スチルカメラの感度は、前出の数式においてH=19
20,h=384であるから副走査時間が1/10秒の
時に得られる。ー般に銀塩カメラで1/10秒のシャッ
ター速度を使えば手振れの影響により画面全体にボケが
目立つ。しかし本スチルカメラの副走査時間がシャッタ
ー速度に対応するのでは無く、副走査時間が1/10秒
の時のシャッター速度すなわち画素当たりの露光時間
(電荷蓄積時間)は1/60秒であり、手振れの影響は
小さく手持ちの状態のカメラで実用的な撮影が可能であ
る。副走査時間中の被写体の動きによるボケについても
同様に露光時間に対応して発生するため、あまり問題に
ならない。以上はTVカメラで撮れる最も暗い被写体の
場合であるが、被写体が明るくなるにつれー般のTVカ
メラがセンサの電子シャッターで電荷蓄積時間を1/1
20秒、1/240秒、と短くしていく様に、本スチル
カメラでは副走査時間を1/20秒、1/40秒、と短
くしていくことができる。したがって前述の手振れや被
写体の動きの影響はさらに小さくなる。副走査速度の上
限以上は撮像素子の電子シャッターを使用する。本スチ
ルカメラの撮像素子2の画素数は約41万で前記フルエ
リアセンサの画素数の1/5である。したがってチップ
面積や歩留りの点で格段に低コストの撮像素子によって
高解像度の電子カメラが構成できる。
およびYのクロック発生回路などの実施の形態について
説明する。
段に関し、スキャナ手段4は副走査クロック41をもと
に制御回路42で同期駆動されるモータ43とその発生
力で撮像素子2を移送するスライド機構44から成る。
モータ43はステッピングモータのように駆動周波数で
回転や直進の速度が定まるモータあるいは制御回路42
で同期制御されたモータであるため、スライド機構44
の副走査速度は副走査クロック41に同期する。ー方、
撮像素子2のXクロックは同じく副走査クロック41を
もとにXクロック発生回路5でつくられるため副走査速
度と撮像素子2のXレジスタ22の転送速度を等しく保
つ事ができ、TDI動作が得られる。
関し、スキャナ手段4はスライド機構44上の撮像素子
2の移送量を検出する位置検出器45を備えモータ43
は副走査クロック41をもとに位置検出器45の出力に
従って制御回路42により副走査区間ー定速度の移送制
御がなされる。ー方、撮像素子2のXクロックは位置検
出器45の出力パルスをもとにXクロック発生回路5で
つくられるため副走査速度と撮像素子2のXレジスタ2
2の転送速度を同一にすることができ、副走査速度に多
少の変動が伴っても安定したTDI動作が得られる。
し、撮像素子2に供給する4相のXクロックはXクロッ
ク発生回路5により副走査クロック41あるいは位置検
出器45の出力パルスをX分周器46で分周して得られ
る。位置検出器45の位置検出ピッチが撮像素子2のX
レジスタ22の電極ピッチより荒い場合は出力パルスを
PLL回路などの逓倍回路47で逓倍してから分周す
る。従って前記位置検出ピッチは撮像素子2のXレジス
タ22の電極あるいは画素ピッチと整数倍の関係をと
る。Yクロック発生回路6はシステムクロック48をY
分周器49で撮像素子2のXレジスタ22が1画素シフ
トする間にYレジスタ23がV画素シフトするように2
相のYクロックを発生するとともに、画像信号回路7に
画素クロックを出力する。
に対する実施の形態について説明する。
素子2の受光部20の表面にXレジスタ22に沿って同
色のRGBのストライプ型色フィルタが設けられたもの
である。撮像素子50の出力を時系列的に処理する事に
より、TDI動作で得た各色信号を分離できカラー撮像
が可能である。
を示し、R選択用プリズム51、B選択用プリズム5
2、G透過用プリズム53にはそれぞれ撮像素子2が位
置決めされて固定されている。本発明のスキャナ型電子
カメラではこの色分解光学系がー体となってスキャナ手
段4によって副走査される。本方式はー般のエリアセン
サによる方式に比べ撮像素子2のX方向の幅が狭いた
め、小さいプリズムで済むためカメラを小型にできる。
で分離した光をRとBのストライプ型フィルタをつけた
撮像素子とG専用の撮像素子で受けるなど、使用する撮
像素子の数とフィルタの設け方によって種々の実施形態
が存在する。
子カメラはー般のTVカメラのように映像機器に接続し
て使用する。これに対し図9は独立して使えるスキャナ
型電子カメラを示し、レンズ系1から画像信号回路7ま
では図1と同じである。画像信号回路7には画像メモリ
ー8が接続され撮像した複数枚の画像が蓄積でき、カメ
ラの電源が電池9で与えられ、さらに画像信号回路7に
は表示手段10が接続され撮像した画像信号をモニター
表示できる様にしている。これらはすべてカメラ内部に
構成されているため携帯して使うことが容易である。
ャナでは前に説明した様に長い露光時間を必要とするた
め据置型となり、この様な構成のカメラは存在しなかっ
た。携帯型のカメラを実現できることは本発明の大きな
特徴である。
走査で撮像する動作を示し、撮像素子2には図2と同じ
くXレジスタ22およびYレジスタ23の他にYレジス
タ27が追加されている。図10のAの動作は図2と同
じであり、Yレジスタ27の出力は使用されない。図1
0のBの動作は逆方向の副走査時にXレジスタ22に与
えるXクロックの位相を逆にして電荷転送方向を逆に
し、出力をYレジスタから得る。この場合出力信号にお
ける画像の左右が逆転するが、画像信号をメモリーに格
納する時にアドレス操作で左右反転する事ができる。
の往復ともで撮像できるスキャナ型カメラが実現でき、
連続撮像速度の向上や消費電力の低減に効果がある。
のため2次元(X,Y)軸の基準を設けたがこれらの軸
の方向は相対的なものであって実施の形態上制約を受け
るものではない。
リアセンサで必要とする画素数よりも大幅に少ない画素
数の低コストの撮像素子により、手持ちの状態で動きの
不確定な普通の被写体が撮れる高解像度の電子カメラが
提供できるという顕著な効果が得られる。
成図
構成図
の構成図
図
す構成図
図
明図
作を示す図
Claims (10)
- 【請求項1】被写体を結像させるレンズ系と、電荷転送
型2次元(X,Y)撮像素子と、前記撮像素子を前記レ
ンズ系の結像面に沿って逆X方向に少なくとも前記撮像
素子の受光部前端が前記結像面の撮像領域に入ってから
受光部後端が出るまでの区間をー定速度の副走査を行う
スキャナ手段と、前記撮像素子上の光電荷を前記副走査
と同速度かつX方向に並列的に転送させるXクロック発
生回路と、前記撮像素子のX端に集まった電荷をY方向
に直列的に転送させるYクロック発生回路と、前記撮像
素子のY方向出力を処理する画像信号回路とを備えた電
子カメラ。 - 【請求項2】スキャナ手段は副走査クロックに同期して
作動するモータを備え、前記副走査クロックからXクロ
ックを発生するようにした請求項1記載の電子カメラ。 - 【請求項3】スキャナ手段は撮像素子の走査位置を検出
する位置検出器を備え、前記位置検出器の出力パルスに
同期してXクロックを発生するようにした請求項1記載
の電子カメラ。 - 【請求項4】スキャナ手段は位置検出器の出力パルスで
制御されるモータを備えた請求項3記載の電子カメラ。 - 【請求項5】位置検出器の位置検出ピッチは、撮像素子
のX方向画素ピッチと整数倍の関係を有する請求項3ま
たは4記載の電子カメラ。 - 【請求項6】撮像素子の表面に、X方向に同色のストラ
イプ型色フィルタを備えた請求項1記載の電子カメラ。 - 【請求項7】複数の撮像素子の前面に、色分解プリズム
または色分解ミラーを備え、これらがー体となって副走
査するようにした請求項1記載の電子カメラ。 - 【請求項8】カメラ内に、複数枚の画像メモリーと電池
を備えた請求項1記載の電子カメラ。 - 【請求項9】カメラ内に、撮像した画像信号を表示する
表示手段を備えた請求項1記載の電子カメラ。 - 【請求項10】撮像素子の逆X端にもY方向電荷転送レ
ジスタを設けX方向の電荷転送方向およびスキャナ手段
の副走査方向を切り替えることにより往復の撮像を可能
とした請求項1記載の電子カメラ。
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8052771A Pending JPH09247545A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | スキャナ型電子カメラ |
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