JPH0969967A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JPH0969967A JPH0969967A JP7224073A JP22407395A JPH0969967A JP H0969967 A JPH0969967 A JP H0969967A JP 7224073 A JP7224073 A JP 7224073A JP 22407395 A JP22407395 A JP 22407395A JP H0969967 A JPH0969967 A JP H0969967A
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- Japan
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- light
- degrees
- light receiving
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/46—Systems using spatial filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 折り返し雑音を有効に低減することができる
撮像装置を提供する。 【解決手段】 被写体からの撮像光は、光学系１によっ
て集光されて光学ローパスフィルタ２に入射する。光学
ローパスフィルタ２は、水平方向及び垂直方向のＭＴＦ
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にＭＴＦ特性が０となるトラップポイントを有し、撮像
光のＣＣＤ４の各受光素子の配置に応じて決まる空間サ
ンプリング周波数の２分の１以下の成分を低減させる。
ＣＣＤ４は、光学ローパスフィルタ２によって空間周波
数が抑制された撮像光を受光して撮像出力を出力する。
撮像装置を提供する。 【解決手段】 被写体からの撮像光は、光学系１によっ
て集光されて光学ローパスフィルタ２に入射する。光学
ローパスフィルタ２は、水平方向及び垂直方向のＭＴＦ
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にＭＴＦ特性が０となるトラップポイントを有し、撮像
光のＣＣＤ４の各受光素子の配置に応じて決まる空間サ
ンプリング周波数の２分の１以下の成分を低減させる。
ＣＣＤ４は、光学ローパスフィルタ２によって空間周波
数が抑制された撮像光を受光して撮像出力を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ装置
等に設けて好適な、固体撮像素子からの撮像出力に含ま
れる折り返し雑音を低減させることができる撮像装置に
関する。
等に設けて好適な、固体撮像素子からの撮像出力に含ま
れる折り返し雑音を低減させることができる撮像装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の
固体撮像素子を用いた撮像装置が知られている。このよ
うな固体撮像素子は、半導体基板上の受光面に微小面積
の受光素子を格子状に配置して形成されており、撮像光
学系によって受光面に結像される入射光によって発生す
る撮像電荷を所定間隔毎に、読み出して撮像出力として
出力するようになっている。
固体撮像素子を用いた撮像装置が知られている。このよ
うな固体撮像素子は、半導体基板上の受光面に微小面積
の受光素子を格子状に配置して形成されており、撮像光
学系によって受光面に結像される入射光によって発生す
る撮像電荷を所定間隔毎に、読み出して撮像出力として
出力するようになっている。
【０００３】このような撮像装置に用いられているＣＣ
Ｄは、図１４（Ａ）に示すように、所定間隔毎に格子状
に配置された受光素子と、該受光素子により受光した撮
像光による撮像電荷を転送する垂直及び水平転送ライン
等を有し、各受光素子に入射する撮像光の波長を制限す
る色フィルタが各受光素子の表面に規則的に配置されて
形成されている。
Ｄは、図１４（Ａ）に示すように、所定間隔毎に格子状
に配置された受光素子と、該受光素子により受光した撮
像光による撮像電荷を転送する垂直及び水平転送ライン
等を有し、各受光素子に入射する撮像光の波長を制限す
る色フィルタが各受光素子の表面に規則的に配置されて
形成されている。
【０００４】このようなＣＣＤでは、参照受光素子の電
荷と、該参照受光素子の上下に隣接する２つの受光素子
の電荷との和を交互に読み出すいわゆるフィールド読み
出しを行うようになっている。すなわち、奇数フィール
ドでは、上記図１４（Ａ）に示すように、参照画素の上
の画素と参照画素の電荷の和を垂直転送ラインに読み出
し、偶数フィールドでは、同図（Ｂ）に示すように、参
照画素の下の画素と参照画素の電荷の和を垂直転送ライ
ンに読み出し、それぞれ垂直転送ラインに転送された電
荷を水平転送ラインによって転送して出力する。そし
て、連続する奇数及び偶数フィールドの撮像出力から１
フレーム分の画像を構成するようになっている。
荷と、該参照受光素子の上下に隣接する２つの受光素子
の電荷との和を交互に読み出すいわゆるフィールド読み
出しを行うようになっている。すなわち、奇数フィール
ドでは、上記図１４（Ａ）に示すように、参照画素の上
の画素と参照画素の電荷の和を垂直転送ラインに読み出
し、偶数フィールドでは、同図（Ｂ）に示すように、参
照画素の下の画素と参照画素の電荷の和を垂直転送ライ
ンに読み出し、それぞれ垂直転送ラインに転送された電
荷を水平転送ラインによって転送して出力する。そし
て、連続する奇数及び偶数フィールドの撮像出力から１
フレーム分の画像を構成するようになっている。
【０００５】このようなフィールド読み出しを行うこと
により、フィールド周波数をフレーム周波数の２倍とす
ることができ、撮像出力の動解像度を向上させることが
できるようになっている。
により、フィールド周波数をフレーム周波数の２倍とす
ることができ、撮像出力の動解像度を向上させることが
できるようになっている。
【０００６】ところが、このようなＣＣＤでは、受光素
子の配置によって決まる水平方向の空間サンプリング周
波数ｆH 及び垂直方向の空間サンプリング周波数ｆV で
撮像光をサンプリングして撮像出力としているために、
撮像光の空間サンプリング周波数以上の成分が空間サン
プリング周波数以下に折り返され、いわゆる折り返し雑
音として撮像出力に重畳されてしまう。
子の配置によって決まる水平方向の空間サンプリング周
波数ｆH 及び垂直方向の空間サンプリング周波数ｆV で
撮像光をサンプリングして撮像出力としているために、
撮像光の空間サンプリング周波数以上の成分が空間サン
プリング周波数以下に折り返され、いわゆる折り返し雑
音として撮像出力に重畳されてしまう。
【０００７】このような折り返し雑音の内、垂直方向の
成分は、上述のようにフィールド読み出しを行うことに
より、ある程度緩和されるが、水平方向の成分は、その
まま残留する。
成分は、上述のようにフィールド読み出しを行うことに
より、ある程度緩和されるが、水平方向の成分は、その
まま残留する。
【０００８】このため、従来の撮像装置では、複数の水
晶板等の復屈折板により、撮像光の光束を複数のスポッ
トに分離し、撮像光の空間周波数分布に撮像光強度が０
となるトラップポイントを形成した光学ローパスフィル
タを用い、空間周波数が空間サンプリング周波数の２分
の１以上の成分を低減させて折り返し雑音を低減させる
ようになっている。
晶板等の復屈折板により、撮像光の光束を複数のスポッ
トに分離し、撮像光の空間周波数分布に撮像光強度が０
となるトラップポイントを形成した光学ローパスフィル
タを用い、空間周波数が空間サンプリング周波数の２分
の１以上の成分を低減させて折り返し雑音を低減させる
ようになっている。
【０００９】このような光学ローパスフィルタは、光学
軸がＣＣＤの受光素子の水平方向の配置に対して４５度
の角度となるように配置した水晶板等からなる復屈折板
を４枚程度、積層して形成されている。
軸がＣＣＤの受光素子の水平方向の配置に対して４５度
の角度となるように配置した水晶板等からなる復屈折板
を４枚程度、積層して形成されている。
【００１０】このような光学ローパスフィルタは、図１
５（Ａ）に示すように、空間周波数スペクトル中に、
正、負の傾きを有し、周波数位置（ｆSH＝１、ｆSV＝
０）において周波数軸ｆSHと交差する２本のトラップ直
線と、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）において
周波数軸ｆSHと交差し、周波数軸ｆSVと平行なトラップ
直線を形成する。
５（Ａ）に示すように、空間周波数スペクトル中に、
正、負の傾きを有し、周波数位置（ｆSH＝１、ｆSV＝
０）において周波数軸ｆSHと交差する２本のトラップ直
線と、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）において
周波数軸ｆSHと交差し、周波数軸ｆSVと平行なトラップ
直線を形成する。
【００１１】このため、このような光学フィルタは、同
図（Ｂ）に示すように、水平方向のＭＴＦ（Modulation
Transfer Function：変調伝達関数）特性上のｆSHが１
／２及び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイ
ントを有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向
のＭＴＦ特性上のｆSVが１より若干大きい点にトラップ
ポイントを有する。
図（Ｂ）に示すように、水平方向のＭＴＦ（Modulation
Transfer Function：変調伝達関数）特性上のｆSHが１
／２及び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイ
ントを有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向
のＭＴＦ特性上のｆSVが１より若干大きい点にトラップ
ポイントを有する。
【００１２】また、他の従来の光学ローパスフィルタ
は、図１６（Ａ）に示すように、空間周波数スペクトル
中に、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）及び（ｆ
SH＝１、ｆSV＝０）において周波数軸ｆSHと交差し、周
波数軸ｆSVと平行な２本のトラップ直線と、周波数位置
（ｆSH＝０、ｆSV＝１／２＋δ）において周波数軸ｆSV
と交差し、周波数軸ｆSHと平行なトラップ直線を形成す
る。
は、図１６（Ａ）に示すように、空間周波数スペクトル
中に、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）及び（ｆ
SH＝１、ｆSV＝０）において周波数軸ｆSHと交差し、周
波数軸ｆSVと平行な２本のトラップ直線と、周波数位置
（ｆSH＝０、ｆSV＝１／２＋δ）において周波数軸ｆSV
と交差し、周波数軸ｆSHと平行なトラップ直線を形成す
る。
【００１３】このような光学フィルタは、同図（Ｂ）に
示すように、水平方向のＭＴＦ特性上のｆSHが１／２及
び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイントを
有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向のＭＴ
Ｆ特性上のｆSVが１／２より若干大きい点にトラップポ
イントを有する。
示すように、水平方向のＭＴＦ特性上のｆSHが１／２及
び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイントを
有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向のＭＴ
Ｆ特性上のｆSVが１／２より若干大きい点にトラップポ
イントを有する。
【００１４】従って、上述のような光学ローパスフィル
タを用いて各受光素子に入射する撮像光の空間周波数成
分を制限することにより、ＣＣＤの撮像出力中の折り返
し雑音を低減させることができる。
タを用いて各受光素子に入射する撮像光の空間周波数成
分を制限することにより、ＣＣＤの撮像出力中の折り返
し雑音を低減させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような光学ローパスフィルタを、図４に示すように、１
フレーム毎に全ての受光素子の電荷を垂直転送ラインに
読み出すフレーム読み出しを行うＣＣＤに適用した場合
には、上述のフィールド読み出しを行う場合と異なり、
折り返し雑音の垂直方向の成分の抑制は期待できない。
ような光学ローパスフィルタを、図４に示すように、１
フレーム毎に全ての受光素子の電荷を垂直転送ラインに
読み出すフレーム読み出しを行うＣＣＤに適用した場合
には、上述のフィールド読み出しを行う場合と異なり、
折り返し雑音の垂直方向の成分の抑制は期待できない。
【００１６】このため、上述の垂直方向のＭＴＦ特性上
に水平方向と同様に２つのトラップポイントを設けるこ
とが望まれる。
に水平方向と同様に２つのトラップポイントを設けるこ
とが望まれる。
【００１７】一般的には、受光素子は、表示画面の形状
に適応する長辺と短辺の比が４対３の長方形状の格子上
に配置されており、空間サンプリング周波数が縦方向と
横方向とで異なる。このような縦方向と横方向とで異な
る空間サンプリング周波数に対応させて、上記トラップ
ポイントを設けるためには、上記光学ローパスフィルタ
の構造が複雑となってしまう問題がある。
に適応する長辺と短辺の比が４対３の長方形状の格子上
に配置されており、空間サンプリング周波数が縦方向と
横方向とで異なる。このような縦方向と横方向とで異な
る空間サンプリング周波数に対応させて、上記トラップ
ポイントを設けるためには、上記光学ローパスフィルタ
の構造が複雑となってしまう問題がある。
【００１８】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、撮像素子からの撮像出力中に重畳さ
れる折り返し雑音を低減することができる撮像装置を提
供することを目的とする。
されたものであり、撮像素子からの撮像出力中に重畳さ
れる折り返し雑音を低減することができる撮像装置を提
供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、受光素子が正方格子状に配設されてなる固体撮像素
子を用いた撮像装置において、固体撮像素子に入射する
撮像光の空間周波数の帯域を上記受光素子の配置によっ
て決まる空間サンプリング周波数の２分の１以下に抑制
する光学ローパスフィルタとを備える。
は、受光素子が正方格子状に配設されてなる固体撮像素
子を用いた撮像装置において、固体撮像素子に入射する
撮像光の空間周波数の帯域を上記受光素子の配置によっ
て決まる空間サンプリング周波数の２分の１以下に抑制
する光学ローパスフィルタとを備える。
【００２０】また、本発明に係る撮像装置は、光学ロー
パスフィルタが、水平方向及び垂直方向の変調伝達関数
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にゲインが０となるトラップポイントを有することを特
徴とする。
パスフィルタが、水平方向及び垂直方向の変調伝達関数
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にゲインが０となるトラップポイントを有することを特
徴とする。
【００２１】また、本発明に係る撮像装置は、光学ロー
パスフィルタが、受光素子の配置の水平方向に沿って入
射光を常光線と異常光線に分解する第１の復屈折板と、
受光素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３５度
又は２２５度又は３１５度の方向に入射光を常光線と異
常光線に分解する第２の復屈折板と、受光素子の配置の
垂直方向に沿って入射光を常光線と異常光線に分解する
第３の復屈折板とを備えることを特徴とする。
パスフィルタが、受光素子の配置の水平方向に沿って入
射光を常光線と異常光線に分解する第１の復屈折板と、
受光素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３５度
又は２２５度又は３１５度の方向に入射光を常光線と異
常光線に分解する第２の復屈折板と、受光素子の配置の
垂直方向に沿って入射光を常光線と異常光線に分解する
第３の復屈折板とを備えることを特徴とする。
【００２２】また、本発明に係る撮像装置は、第１の復
屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の水
平方向に前記正方格子の格子間隔分だけ移動させ、第２
の復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置
の水平方向に対して４５度又は１３５度又は２２５度又
は３１５度の方向に上記格子間隔の２分のルート２倍分
だけ移動させ、第３の復屈折板が常光線又は異常光線の
みを受光素子の配置の垂直方向に上記格子間隔分だけ移
動させることを特徴とする。
屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の水
平方向に前記正方格子の格子間隔分だけ移動させ、第２
の復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置
の水平方向に対して４５度又は１３５度又は２２５度又
は３１５度の方向に上記格子間隔の２分のルート２倍分
だけ移動させ、第３の復屈折板が常光線又は異常光線の
みを受光素子の配置の垂直方向に上記格子間隔分だけ移
動させることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る撮像装置を適
用したビデオカメラ装置について説明する。
用したビデオカメラ装置について説明する。
【００２４】図１は、本発明に係る撮像装置を適用した
ビデオカメラ装置の構成を示すものである。
ビデオカメラ装置の構成を示すものである。
【００２５】このビデオカメラ装置は、被写体からの撮
像光を集光させる光学系１と、該光学系により集光され
た撮像光の空間周波数を制限する光学ローパスフィルタ
（ＯＬＰＦ：Optical low pass filter ）２と、赤外線
を遮断する赤外線カットフィルタ３と、固体撮像素子で
ある電荷結合素子（以下、Charg Coupling Device ：Ｃ
ＣＤという。）４とを備えている。
像光を集光させる光学系１と、該光学系により集光され
た撮像光の空間周波数を制限する光学ローパスフィルタ
（ＯＬＰＦ：Optical low pass filter ）２と、赤外線
を遮断する赤外線カットフィルタ３と、固体撮像素子で
ある電荷結合素子（以下、Charg Coupling Device ：Ｃ
ＣＤという。）４とを備えている。
【００２６】また、このビデオカメラ装置は、該ＣＣＤ
４から読み出された各受光部の蓄積電荷に相関２重サン
プリングを施す相関２重サンプリング回路（以下、Core
rated Differential Sampling ：ＣＤＳ回路という）５
と、該ＣＤＳ回路５の出力をアナログ／ディジタル変換
（以下、Ａ／Ｄ変換という。）するＡ／Ｄ変換部６と、
該Ａ／Ｄ変換部６の出力にプロセス処理等の処理を施し
て出力する映像信号処理部７とを備えている。
４から読み出された各受光部の蓄積電荷に相関２重サン
プリングを施す相関２重サンプリング回路（以下、Core
rated Differential Sampling ：ＣＤＳ回路という）５
と、該ＣＤＳ回路５の出力をアナログ／ディジタル変換
（以下、Ａ／Ｄ変換という。）するＡ／Ｄ変換部６と、
該Ａ／Ｄ変換部６の出力にプロセス処理等の処理を施し
て出力する映像信号処理部７とを備えている。
【００２７】上記光学ローパスフィルタ２は、図２に示
すように、水晶板等からなる第１の復屈折板２ａと、第
２の復屈折板２ｂと、第３の復屈折板２ｃとからなる。
第１の復屈折板２ａは、図３（Ａ）に示すように、厚さ
がｄ1 で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向
の配置に対して水平で、ＣＣＤ４の受光面に対して４５
度の角度となるように配置されている。また、第２の復
屈折板２ｂは、同図（Ｂ）に示すように、厚さがｄ2
で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向の配置
に対して４５度の角度となり、ＣＣＤ４の受光面に対し
て４５度の角度となるように配置されている。また、第
３の復屈折板２ｃは、同図（Ｃ）に示すように、厚さが
ｄ3 で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向の
画素の配置に対して垂直で、ＣＣＤ４の受光面に対して
４５度の角度となるように配置されている。
すように、水晶板等からなる第１の復屈折板２ａと、第
２の復屈折板２ｂと、第３の復屈折板２ｃとからなる。
第１の復屈折板２ａは、図３（Ａ）に示すように、厚さ
がｄ1 で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向
の配置に対して水平で、ＣＣＤ４の受光面に対して４５
度の角度となるように配置されている。また、第２の復
屈折板２ｂは、同図（Ｂ）に示すように、厚さがｄ2
で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向の配置
に対して４５度の角度となり、ＣＣＤ４の受光面に対し
て４５度の角度となるように配置されている。また、第
３の復屈折板２ｃは、同図（Ｃ）に示すように、厚さが
ｄ3 で、光学軸が上記ＣＣＤ４の受光素子の水平方向の
画素の配置に対して垂直で、ＣＣＤ４の受光面に対して
４５度の角度となるように配置されている。
【００２８】また、第１及び第３の復屈折板２ａ、２ｃ
は、各々の厚さが等しく、第２の復屈折板２ｂの厚さｄ
2 は、第１の復屈折板２ａの厚さｄ1 の２分のルート２
倍となっている。具体的には、ＣＣＤ４の受光素子の格
子間隔をａμｍとすると、第１〜第３の復屈折板２ａ、
２ｂ、２ｃを水晶で構成する場合には、第１及び第３の
復屈折板２ａ、２ｃの厚さｄ1 、ｄ3 を０．１６８６×
ａμｍとし、第２の復屈折板２ｂの厚さｄ2 を０．１１
９２×ａμｍとする。なお、これらの復屈折板２ａ、２
ｃ、２ｂの厚さｄ1 、ｄ2 は、復屈折板を構成する物質
の屈折率、光学軸のＣＣＤ４の受光面に対する角度に応
じて可変する。
は、各々の厚さが等しく、第２の復屈折板２ｂの厚さｄ
2 は、第１の復屈折板２ａの厚さｄ1 の２分のルート２
倍となっている。具体的には、ＣＣＤ４の受光素子の格
子間隔をａμｍとすると、第１〜第３の復屈折板２ａ、
２ｂ、２ｃを水晶で構成する場合には、第１及び第３の
復屈折板２ａ、２ｃの厚さｄ1 、ｄ3 を０．１６８６×
ａμｍとし、第２の復屈折板２ｂの厚さｄ2 を０．１１
９２×ａμｍとする。なお、これらの復屈折板２ａ、２
ｃ、２ｂの厚さｄ1 、ｄ2 は、復屈折板を構成する物質
の屈折率、光学軸のＣＣＤ４の受光面に対する角度に応
じて可変する。
【００２９】上記ＣＣＤ４は、図４に示すように、受光
面に格子状に配置されて形成された受光素子４ａと、該
受光素子４ａに蓄積された電荷を読み出して垂直方向に
転送する垂直転送ライン４ｂと、該垂直転送ライン４ｂ
により転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ラ
イン４ｃと、読み出された電荷を電圧に変換し、増幅し
て出力するアンプ４ｄ等を備えている。上記受光素子４
ａは、図５に示すように、各々正方形となっており、１
辺が長さａの正方格子状に配置されている。
面に格子状に配置されて形成された受光素子４ａと、該
受光素子４ａに蓄積された電荷を読み出して垂直方向に
転送する垂直転送ライン４ｂと、該垂直転送ライン４ｂ
により転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ラ
イン４ｃと、読み出された電荷を電圧に変換し、増幅し
て出力するアンプ４ｄ等を備えている。上記受光素子４
ａは、図５に示すように、各々正方形となっており、１
辺が長さａの正方格子状に配置されている。
【００３０】ここで、このビデオカメラ装置の動作を説
明する。
明する。
【００３１】まず、被写体からの撮像光が光学系１に入
射すると、光学系１は、撮像光を集光して光学ローパス
フィルタ２に照射する。そして、光学ローパスフィルタ
２に入射した撮像光は、光学ローパスフィルタ２により
空間周波数が抑制され、赤外線カットフィルタ３により
赤外線が遮断されてＣＣＤ４の受光面に結像される。
射すると、光学系１は、撮像光を集光して光学ローパス
フィルタ２に照射する。そして、光学ローパスフィルタ
２に入射した撮像光は、光学ローパスフィルタ２により
空間周波数が抑制され、赤外線カットフィルタ３により
赤外線が遮断されてＣＣＤ４の受光面に結像される。
【００３２】ＣＣＤ４は、所定の読み出し間隔毎に、受
光素子４ａに蓄積された電荷を垂直転送ライン４ｂに読
み出す。垂直転送ライン４ｂに読み出された電荷は、垂
直方向に転送されて、順次、水平転送ライン４ｃに転送
され、水平方向に転送されて、アンプ４ｄを介してＣＤ
Ｓ回路５に供給される。
光素子４ａに蓄積された電荷を垂直転送ライン４ｂに読
み出す。垂直転送ライン４ｂに読み出された電荷は、垂
直方向に転送されて、順次、水平転送ライン４ｃに転送
され、水平方向に転送されて、アンプ４ｄを介してＣＤ
Ｓ回路５に供給される。
【００３３】ＣＤＳ回路５は、読み出し電荷に基づいて
アンプ４ｄから供給された出力電圧に相関２重サンプリ
ングを施してＡ／Ｄ変換部６に供給する。Ａ／Ｄ変換部
６は、ＣＤＳ回路５の出力をＡ／Ｄ変換して、映像信号
処理部７に供給する。映像信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換
部６の出力にプロセス処理等の処理を施して撮像出力と
して出力する。これにより、被写体からの撮像光に応じ
た撮像出力を出力される。
アンプ４ｄから供給された出力電圧に相関２重サンプリ
ングを施してＡ／Ｄ変換部６に供給する。Ａ／Ｄ変換部
６は、ＣＤＳ回路５の出力をＡ／Ｄ変換して、映像信号
処理部７に供給する。映像信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換
部６の出力にプロセス処理等の処理を施して撮像出力と
して出力する。これにより、被写体からの撮像光に応じ
た撮像出力を出力される。
【００３４】ここで、例えば上記光学系１によりスポッ
ト状に集光された撮像光が上記光学ローパスフィルタ２
を構成する第１の復屈折板２ａの図６中のＰ0 で示す位
置に入射すると、第１の復屈折板２ａは、同図中に符号
Ｓ１で示すように、撮像光をＣＣＤ４の受光素子４ａの
水平方向の配置に沿って常光線と異常光線に分解し、異
常光線を水平方向に長さａだけ移動させる。
ト状に集光された撮像光が上記光学ローパスフィルタ２
を構成する第１の復屈折板２ａの図６中のＰ0 で示す位
置に入射すると、第１の復屈折板２ａは、同図中に符号
Ｓ１で示すように、撮像光をＣＣＤ４の受光素子４ａの
水平方向の配置に沿って常光線と異常光線に分解し、異
常光線を水平方向に長さａだけ移動させる。
【００３５】このような２つのスポットが第２の復屈折
板２ｂに入射すると、第２の復屈折板２ｂは、上記図６
中に符号Ｓ２で示すように、これらの撮像光を受光素子
４ａの水平方向の配置に対して４５度の方向に常光線と
異常光線に分解し、異常光線を水平方向に対して４５度
の方向に長さ２分のルート２だけ移動させる。
板２ｂに入射すると、第２の復屈折板２ｂは、上記図６
中に符号Ｓ２で示すように、これらの撮像光を受光素子
４ａの水平方向の配置に対して４５度の方向に常光線と
異常光線に分解し、異常光線を水平方向に対して４５度
の方向に長さ２分のルート２だけ移動させる。
【００３６】さらにこのような４つのスポットが第３の
復屈折板２ｃに入射すると、第３の復屈折板２ｃは、同
図中に符号Ｓ３で示すように、撮像光を受光素子４ａの
垂直方向の配置に沿って常光線と異常光線に分解し、異
常光線を垂直方向に長さａだけ移動させる。
復屈折板２ｃに入射すると、第３の復屈折板２ｃは、同
図中に符号Ｓ３で示すように、撮像光を受光素子４ａの
垂直方向の配置に沿って常光線と異常光線に分解し、異
常光線を垂直方向に長さａだけ移動させる。
【００３７】これにより、撮像光の１つのスポットが、
図７に示すように、強度の等しい８つのスポットに分解
される。なお、同図は光学ローパスフィルタの効果を説
明するために原理的に示したものであるため、図示した
４つの受光素子が受光する光強度が等しいような印象を
受けるが、実際の撮像光は、１つのスポットではなく空
間周波数分布を有するため、４つの受光素子が受光する
光強度は異なる。
図７に示すように、強度の等しい８つのスポットに分解
される。なお、同図は光学ローパスフィルタの効果を説
明するために原理的に示したものであるため、図示した
４つの受光素子が受光する光強度が等しいような印象を
受けるが、実際の撮像光は、１つのスポットではなく空
間周波数分布を有するため、４つの受光素子が受光する
光強度は異なる。
【００３８】この光学ローパスフィルタ２は、上述のよ
うに撮像光の１つのスポットを８つのスポットに分解す
ることにより、ＣＣＤ４が受光する撮像光に、図８
（Ａ）〜（Ｃ）に示すような特性の空間的フィルリング
を施している。
うに撮像光の１つのスポットを８つのスポットに分解す
ることにより、ＣＣＤ４が受光する撮像光に、図８
（Ａ）〜（Ｃ）に示すような特性の空間的フィルリング
を施している。
【００３９】すなわち、この光学ローパスフィルタ２
は、上記図８（Ａ）に示すように、空間周波数スペクト
ル中に、負の傾きを有し、周波数位置（ｆSH＝１、ｆSV
＝０）において周波数軸ｆSHと交差し、周波数位置（ｆ
SH＝０、ｆSV＝１）において周波数軸ｆSVと交差するト
ラップ直線と、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）
において周波数軸ｆSHと交差し、周波数軸ｆSVと平行な
トラップ直線と、周波数位置（ｆSH＝０、ｆSV＝１／
２）において周波数軸ｆSVと交差し、周波数軸ｆSHと平
行なトラップ直線とをを形成する。
は、上記図８（Ａ）に示すように、空間周波数スペクト
ル中に、負の傾きを有し、周波数位置（ｆSH＝１、ｆSV
＝０）において周波数軸ｆSHと交差し、周波数位置（ｆ
SH＝０、ｆSV＝１）において周波数軸ｆSVと交差するト
ラップ直線と、周波数位置（ｆSH＝１／２、ｆSV＝０）
において周波数軸ｆSHと交差し、周波数軸ｆSVと平行な
トラップ直線と、周波数位置（ｆSH＝０、ｆSV＝１／
２）において周波数軸ｆSVと交差し、周波数軸ｆSHと平
行なトラップ直線とをを形成する。
【００４０】このため、このような光学フィルタは、同
図（Ｂ）に示すように、水平方向のＭＴＦ（Modulation
Transfer Function変調伝達関数）特性上のｆSHが１／
２及び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイン
トを有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向の
ＭＴＦ特性上のｆSVが１／２及び１の２点にトラップポ
イントを有する水平方向のＭＴＦ特性と同一の特性が得
られる。
図（Ｂ）に示すように、水平方向のＭＴＦ（Modulation
Transfer Function変調伝達関数）特性上のｆSHが１／
２及び１の２点にＭＴＦ特性が０となるトラップポイン
トを有し、また、同図（Ｃ）に示すように、垂直方向の
ＭＴＦ特性上のｆSVが１／２及び１の２点にトラップポ
イントを有する水平方向のＭＴＦ特性と同一の特性が得
られる。
【００４１】従って、このような特性を有する光学フィ
ルタを用いて撮像光に空間的フィルタリングを施すこと
により、撮像光の空間周波数の帯域を上記受光部４ａの
間隔ａに対応する空間サンプリング周波数ｆSH、ｆSVの
２分の１に抑制することができ、撮像光の空間的サンプ
リングを行っても撮像出力中に折り返される折り返し雑
音を抑制することができる。このため、このビデオカメ
ラ装置では、撮像出力中に重畳される折返し雑音を低減
させることができる。
ルタを用いて撮像光に空間的フィルタリングを施すこと
により、撮像光の空間周波数の帯域を上記受光部４ａの
間隔ａに対応する空間サンプリング周波数ｆSH、ｆSVの
２分の１に抑制することができ、撮像光の空間的サンプ
リングを行っても撮像出力中に折り返される折り返し雑
音を抑制することができる。このため、このビデオカメ
ラ装置では、撮像出力中に重畳される折返し雑音を低減
させることができる。
【００４２】また、上述のように水平方向と垂直方向の
ＭＴＦ特性を一致させることができるため、撮像出力の
水平方向と垂直方向の周波数特性を一致させることがで
き、特に、正方格子状に受光素子を配置した場合におい
て、撮像出力の周波数特性を改善することができる。
ＭＴＦ特性を一致させることができるため、撮像出力の
水平方向と垂直方向の周波数特性を一致させることがで
き、特に、正方格子状に受光素子を配置した場合におい
て、撮像出力の周波数特性を改善することができる。
【００４３】ところで、上述の説明では、上記図３に示
すように光学ローパスフィルタ２を構成する各復屈折板
２ａ〜２ｃの光学軸を、それぞれＣＣＤ４の受光素子４
ａの水平方向の配置に対して、水平、４５度、垂直とな
るように配置したが、図９に示すように垂直、４５度、
水平となるようにしてもよい。
すように光学ローパスフィルタ２を構成する各復屈折板
２ａ〜２ｃの光学軸を、それぞれＣＣＤ４の受光素子４
ａの水平方向の配置に対して、水平、４５度、垂直とな
るように配置したが、図９に示すように垂直、４５度、
水平となるようにしてもよい。
【００４４】この場合、図１０に示すように、各復屈折
板２ａから２ｃにより撮像光の分解の順序は異なるが、
上記図３に示す光学ローパスフィルタと同様な位置に８
つのスポットを形成することができ、上記図８に示す特
性を有する光学ローパスフィルタ２を構成することがで
きる。
板２ａから２ｃにより撮像光の分解の順序は異なるが、
上記図３に示す光学ローパスフィルタと同様な位置に８
つのスポットを形成することができ、上記図８に示す特
性を有する光学ローパスフィルタ２を構成することがで
きる。
【００４５】また、同様に各復屈折板２ａ〜２ｃの光学
軸を４５度、垂直、水平あるいは垂直、水平、４５度と
しても上記図８に示す特性を有する光学ローパスフィル
タ２を構成することができる。
軸を４５度、垂直、水平あるいは垂直、水平、４５度と
しても上記図８に示す特性を有する光学ローパスフィル
タ２を構成することができる。
【００４６】また、上述の説明では、第２の復屈折板２
ｂの光学軸を受光素子２ａの水平方向の配置に対して４
５度としたが、この角度は、４５度＋ｎ×９０度（但
し、ｎ＝１、２、３）であればよい。例えば、図１１に
示すように、この角度を１３５度とした場合には、図１
２に示すように、１つのスポット状の撮像光を分解した
８つのスポットの配置が上述の図７に示す場合と異なる
が、このようなスポットの配置を有する光学ローパスフ
ィルタ２の特性は、上述の図８（Ａ）〜同図（Ｃ）に示
す特性と同一となる。
ｂの光学軸を受光素子２ａの水平方向の配置に対して４
５度としたが、この角度は、４５度＋ｎ×９０度（但
し、ｎ＝１、２、３）であればよい。例えば、図１１に
示すように、この角度を１３５度とした場合には、図１
２に示すように、１つのスポット状の撮像光を分解した
８つのスポットの配置が上述の図７に示す場合と異なる
が、このようなスポットの配置を有する光学ローパスフ
ィルタ２の特性は、上述の図８（Ａ）〜同図（Ｃ）に示
す特性と同一となる。
【００４７】また、上述の説明では、光学ローパスフィ
ルタ２と赤外線カットフィルタ３を別構成としたが、図
１３に示すように、上記第１の復屈折板２ａの直後に赤
外線カットフィルタ３を挿入し、光学ローパスフィルタ
２と赤外線カットフィルタ３を一体として構成すること
ができる。この場合、光学ローパスフィルタ２と赤外線
カットフィルタ３が一体化されているために、装置の組
み立て時の工数を減少させることができる。
ルタ２と赤外線カットフィルタ３を別構成としたが、図
１３に示すように、上記第１の復屈折板２ａの直後に赤
外線カットフィルタ３を挿入し、光学ローパスフィルタ
２と赤外線カットフィルタ３を一体として構成すること
ができる。この場合、光学ローパスフィルタ２と赤外線
カットフィルタ３が一体化されているために、装置の組
み立て時の工数を減少させることができる。
【００４８】以上説明したように、本発明を適用したビ
デオカメラ装置では、光学ローパスフィルタ２により、
ＣＣＤ４の受光素子４ａに入射する撮像光の空間周波数
の帯域を受光素子の配置に応じて決まる空間サンプリン
グ周波数の２分の１以下に抑制することができるため、
撮像出力に重畳される折り返し雑音を低減させることが
できる。
デオカメラ装置では、光学ローパスフィルタ２により、
ＣＣＤ４の受光素子４ａに入射する撮像光の空間周波数
の帯域を受光素子の配置に応じて決まる空間サンプリン
グ周波数の２分の１以下に抑制することができるため、
撮像出力に重畳される折り返し雑音を低減させることが
できる。
【００４９】
【発明の効果】本発明に係る撮像装置では、光学ローパ
スフィルタにより、正方格子状に配設された受光素子に
入射する撮像光の空間周波数の帯域を上記受光素子の配
置によって決まる空間サンプリング周波数の２分の１以
下に抑制することにより、撮像出力中の折り返し雑音を
低減させることができる。
スフィルタにより、正方格子状に配設された受光素子に
入射する撮像光の空間周波数の帯域を上記受光素子の配
置によって決まる空間サンプリング周波数の２分の１以
下に抑制することにより、撮像出力中の折り返し雑音を
低減させることができる。
【００５０】また、本発明に係る撮像装置は、光学ロー
パスフィルタが、水平方向及び垂直方向の変調伝達関数
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にゲインが０となるトラップポイントを有するため、撮
像光の周波数成分を水平方向と垂直方向とで対称的に抑
制することができる。
パスフィルタが、水平方向及び垂直方向の変調伝達関数
特性上の空間サンプリング周波数が１／２及び１の２点
にゲインが０となるトラップポイントを有するため、撮
像光の周波数成分を水平方向と垂直方向とで対称的に抑
制することができる。
【００５１】また、本発明に係る撮像装置では、光学ロ
ーパスフィルタが、受光素子の配置の水平方向に沿って
入射光を常光線と異常光線に分解する第１の復屈折板
と、受光素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３
５度又は２２５度又は３１５度の方向に入射光を常光線
と異常光線に分解する第２の復屈折板と、受光素子の配
置の垂直方向に沿って入射光を常光線と異常光線に分解
する第３の復屈折板とを備えることにより、撮像光を複
数のスポットに分解して受光素子に入射することができ
るため、折り返し雑音を有効に抑制することができる。
ーパスフィルタが、受光素子の配置の水平方向に沿って
入射光を常光線と異常光線に分解する第１の復屈折板
と、受光素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３
５度又は２２５度又は３１５度の方向に入射光を常光線
と異常光線に分解する第２の復屈折板と、受光素子の配
置の垂直方向に沿って入射光を常光線と異常光線に分解
する第３の復屈折板とを備えることにより、撮像光を複
数のスポットに分解して受光素子に入射することができ
るため、折り返し雑音を有効に抑制することができる。
【００５２】また、本発明に係る撮像装置では、第１の
復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の
水平方向に正方格子の格子間隔分だけ移動させ、第２の
復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の
水平方向に対して４５度又は１３５度又は２２５度又は
３１５度の方向に格子間隔の２分のルート２倍分だけ移
動させ、第３の復屈折板が常光線又は異常光線のみを受
光素子の配置の垂直方向に格子間隔分だけ移動させるこ
とにより、撮像光の空間周波数の帯域を水平方向と垂直
方向で均一に抑制することができる。
復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の
水平方向に正方格子の格子間隔分だけ移動させ、第２の
復屈折板が常光線又は異常光線のみを受光素子の配置の
水平方向に対して４５度又は１３５度又は２２５度又は
３１５度の方向に格子間隔の２分のルート２倍分だけ移
動させ、第３の復屈折板が常光線又は異常光線のみを受
光素子の配置の垂直方向に格子間隔分だけ移動させるこ
とにより、撮像光の空間周波数の帯域を水平方向と垂直
方向で均一に抑制することができる。
【図１】本発明を適用したビデオカメラ装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】上記ビデオカメラ装置を構成する光学ローパス
フィルタの構成を示す斜視図である。
フィルタの構成を示す斜視図である。
【図３】上記光学ローパスフィルタを構成する復屈折板
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図４】上記ビデオカメラ装置を構成するＣＣＤの構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】上記ＣＣＤを構成する受光素子の配置を示す図
である。
である。
【図６】上記光学ローパスフィルタによって分解された
撮像光のスポットを示す概念図である。
撮像光のスポットを示す概念図である。
【図７】上記光学ローパスフィルタによって分解された
撮像光を受光する受光素子の配置を示す概念図である。
撮像光を受光する受光素子の配置を示す概念図である。
【図８】上記光学ローパスフィルタの特性を示す図であ
る。
る。
【図９】上記光学ローパスフィルタの他の構成例を示す
図である。
図である。
【図１０】上記光学ローパスフィルタによって分解され
た撮像光を受光する受光素子の配置を示す概念図であ
る。
た撮像光を受光する受光素子の配置を示す概念図であ
る。
【図１１】上記光学ローパスフィルタを構成する第２の
復屈折板の他の構成を示す図である。
復屈折板の他の構成を示す図である。
【図１２】上記第２の復屈折板を用いて構成した光学ロ
ーパスフィルタによって分解された撮像光を受光する受
光素子の配置を示す概念図である。
ーパスフィルタによって分解された撮像光を受光する受
光素子の配置を示す概念図である。
【図１３】上記光学ローパスフィルタの他の構成例を示
す図である。
す図である。
【図１４】従来の撮像装置を構成するＣＣＤからの撮像
電荷の読み出し動作を説明するための図である。
電荷の読み出し動作を説明するための図である。
【図１５】上記従来の撮像素子で用いられている光学ロ
ーパスフィルタの特性を示す特性図である。
ーパスフィルタの特性を示す特性図である。
【図１６】上記従来の撮像素子で用いられている他の光
学ローパスフィルタの特性を示す特性図である。
学ローパスフィルタの特性を示す特性図である。
２ 光学ローパスフィルタ ２ａ 第１の復屈折板 ２ｂ 第２の復屈折板 ２ｃ 第３の復屈折板 ４ ＣＣＤ ４ａ 受光素子
Claims (4)
- 【請求項１】 受光素子が正方格子状に配設されてなる
固体撮像素子を用いた撮像装置において、 該固体撮像素子に入射する撮像光の空間周波数の帯域を
上記受光素子の配置によって決まる空間サンプリング周
波数の２分の１以下に抑制する光学ローパスフィルタと
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記光学ローパスフィルタは、水平方向
及び垂直方向の変調伝達関数特性上の空間サンプリング
周波数が１／２及び１の２点にゲインが０となるトラッ
プポイントを有することを特徴とする請求項１に記載の
撮像装置。 - 【請求項３】 前記光学ローパスフィルタは、 前記受光素子の配置の水平方向に沿って入射光を常光線
と異常光線に分解する第１の復屈折板と、 上記受光素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３
５度又は２２５度又は３１５度の方向に入射光を常光線
と異常光線に分解する第２の復屈折板と、 上記受光素子の配置の垂直方向に沿って入射光を常光線
と異常光線に分解する第３の復屈折板とを備えることを
特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記第１の復屈折板は、常光線又は異常
光線のみを受光素子の配置の水平方向に前記正方格子の
格子間隔分だけ移動させ、 前記第２の復屈折板は、常光線又は異常光線のみを受光
素子の配置の水平方向に対して４５度又は１３５度又は
２２５度又は３１５度の方向に上記格子間隔の２分のル
ート２倍分だけ移動させ、 前記第３の復屈折板は、常光線又は異常光線のみを受光
素子の配置の垂直方向に上記格子間隔分だけ移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7224073A JPH0969967A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 撮像装置 |
| US08/705,222 US5940127A (en) | 1995-08-31 | 1996-08-29 | Imager including a solid state imaging device with optical low pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7224073A JPH0969967A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969967A true JPH0969967A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16808146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7224073A Pending JPH0969967A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | 撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5940127A (ja) |
| JP (1) | JPH0969967A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111608A (en) * | 1996-11-19 | 2000-08-29 | Konica Corporation | Electronic camera equipped with low-pass filter and lens system having resolving power |
| US6327085B1 (en) * | 1998-03-31 | 2001-12-04 | Nikon Corporation | Optical filter and optical device provided with this optical filter |
| JP3918320B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2007-05-23 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子 |
| US6963448B1 (en) | 1999-11-19 | 2005-11-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical low-pass filter, and image sensing unit and apparatus using the same |
| JP3989862B2 (ja) * | 2003-03-19 | 2007-10-10 | ペンタックス株式会社 | 光学式ローパスフィルタ |
| JP4426946B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2010-03-03 | オリンパス株式会社 | デジタルカメラシステム |
| JP2008103801A (ja) * | 2006-10-17 | 2008-05-01 | Olympus Corp | 固体撮像装置 |
| CN105872318B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-10-02 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种可增强ccd相机调制传递函数的方法及电路 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5966229A (ja) * | 1982-10-07 | 1984-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 位相ロツクル−プ回路 |
| JPS5975222A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-27 | Victor Co Of Japan Ltd | 光学フイルタ |
| JPS60164719A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Sony Corp | 光学的ローパスフィルタ |
| DE3686358T2 (de) * | 1985-05-27 | 1993-02-25 | Sony Corp | Optischer tiefpassfilter fuer eine festkoerper-farbkamera. |
| US5477381A (en) * | 1989-02-02 | 1995-12-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus having an optical low-pass filter |
| JP2744323B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 光学的ローパスフィルター |
| JPH06169415A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Olympus Optical Co Ltd | 撮像装置 |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7224073A patent/JPH0969967A/ja active Pending
-
1996
- 1996-08-29 US US08/705,222 patent/US5940127A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5940127A (en) | 1999-08-17 |
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| JP2590093B2 (ja) | 撮像装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031028 |