JPH10206966A - 電子スチルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的ローパスフィルタを用いた場合にも十
分なシャープネス，鮮鋭性を得ることができる電子スチ
ルカメラを実現する。 【解決手段】 光学的ローパスフィルタＬＦと、画素ピ
ッチがＰ×１０^-3（mm）である固体撮像素子ＣＣＤと、
前記固体撮像素子に結像した場合の光軸上における解像
力がＸ（本／mm）がである撮像レンズと、を有する電子
スチルカメラ３０であって、前記固体撮像素子ＣＣＤの
受光面の中心における前記撮像レンズの解像力Ｘ（本／
mm）を、１／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ、但し、Ｆは撮像レ
ンズのＦ値、λは５５０×１０^-6（mm）、なる条件を満
足することを特徴とする電子スチルカメラである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子スチルカメラに
関し、特に、撮像レンズを通して得た画像を固体撮像素
子で受像して静止画をディジタルデータとして扱う電子
スチルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子スチルカメラは、撮像レンズを通し
て得た画像を固体撮像素子で光電変換し、得られた画像
信号をディジタルデータとして扱う構成になっている。

【０００３】従来、固体撮像素子を用いたカメラ（静止
画を扱うスチルカメラや、動画を扱うビデオカメラ）に
おいては、撮像レンズの解像力がある程度以上高いと固
体撮像素子のフォトセンサの個々の間隔の周期性の関係
によって、被写体が網目模様等の周期的なものである場
合に干渉を生じて偽画像が発生することが知られてい
た。

【０００４】このような不具合を防止すべく、水晶板な
どからなる光学的ローパスフィルタの複屈折性を利用し
て像を二重化することで、撮像レンズの解像力を低下さ
せることにより、高周波成分をカットし、偽画像の発生
を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

（１）第１の課題：しかしながら、近年ますます高画質
化が求められてきており、従来のような光学的ローパス
フィルタを用いた画像を得るのみでは、要求されている
画質を十分に満足することができないことが判明した。

【０００６】特に高画質という点では、銀塩写真の画像
に近づけることが要求されてきており、解像力だけでな
く、シャープネスや画像のコントラスト（鮮鋭性）など
が求められる。

【０００７】（２）第２の課題： 固体撮像素子の光電変換特性は、銀塩フィルムのガン
マ特性に比べた場合、入力の変化に対して出力の変化が
大きい。

【０００８】固体撮像素子のフォトセンサ部分に同じ
光量が到達しても、入射角の違いにより光電変換される
率が違ってくる。 図１１は固体撮像素子の１画素についての水平方向断
面を示すものであり、この図１１に示すような固体撮像
素子のフォトセンサ（受光部）周辺の凹凸構造に起因し
て、固体撮像素子の周辺部では入射角に応じてケラレが
生じる。従って、入射角によっては、凹部に存在するフ
ォトセンサ部分に到達して光電変換される率が低下する
ことになる。この影響は、固体撮像素子の周辺部で大き
くなる。

【０００９】以上のような〜の現象により、銀塩フ
ィルムを用いたカメラ以上に周辺光量の低下が発生する
という電子スチルカメラ特有の問題があることを本願発
明の発明者は見出した。

【００１０】従って、本発明の第１の目的は、光学的ロ
ーパスフィルタを用いた場合にも十分なシャープネス，
鮮鋭性を得ることができる電子スチルカメラを実現する
ことである。

【００１１】また、本発明の第２の目的は、周辺光量の
低下が少なく画面内での明るさが一様である電子スチル
カメラを実現することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した目的に対して鋭
意研究を重ねた結果、固体撮像素子の画素ピッチと撮像
レンズの解像力との間に特定の関係が成立する場合に、
光学的ローパスフィルタを用いた場合にも十分なシャー
プネス，鮮鋭性を得ることが可能であることを見出し
た。また、別の特定の関係が成立する場合に、周辺光量
の低下が少なく画面内での明るさを一様に保つことが可
能であることを見出した。

【００１３】本発明は、光学的ローパスフィルタと、画
素ピッチがＰ×１０^-3（mm）である固体撮像素子と、前
記固体撮像素子に結像した場合の光軸上における解像力
がＸ（本／mm）がである撮像レンズと、を有する電子ス
チルカメラであって、 １／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ 但し、Ｆは撮像レンズのＦ値、λは５５０×１０^-6（m
m）、なる条件を満足することを特徴とする電子スチル
カメラである。

【００１４】この電子スチルカメラでは、固体撮像素子
の光軸上における撮像レンズの解像力Ｘを、固体撮像素
子の画素ピッチにより定まる限界解像力（１／（２
Ｐ））の２倍以上に定めているため、光学的ローパスフ
ィルタを介しても限界解像力付近において十分なシャー
プネスや鮮鋭性を持った画像が得られるようになる。な
お、上限の１／（Ｆλ）は、理想レンズで得られる理論
解像力である。

【００１５】従って、光学的ローパスフィルタを用いた
場合にも十分なシャープネス，鮮鋭性が得られる電子ス
チルカメラを実現できる。さらに本発明は、前記固体撮
像素子に結像した場合に光軸から垂直方向に０．４５ｑ
離れた位置における前記レンズの解像力をＹ（本／mm）
としたときに、 １（Ｆλ）＞Ｙ＞１．３／（２Ｐ） 但し、ｑは前記固体撮像素子の受光面の対角線の長さ、
なる条件を満足することを特徴とする。

【００１６】この電子スチルカメラでは、固体撮像素子
の受光面の周辺（中心から０．４５ｑ）における撮像レ
ンズの解像力Ｙを、固体撮像素子の画素ピッチにより定
まる限界解像力（１／（２Ｐ））の１．３倍以上に定め
ているため、光学的ローパスフィルタを介した場合であ
っても、受光面の中心から受光面の周辺に至るまで、限
界解像力付近において十分なＭＴＦが得られるようにな
る。なお、上限の１／（Ｆλ）は、理想レンズで得られ
る理論解像力である。

【００１７】従って、光学的ローパスフィルタを用いた
場合にも十分なシャープネス，鮮鋭性が得られる電子ス
チルカメラを実現できる。さらに本発明は、前記撮像レ
ンズの射出瞳と前記固体撮像素子との光軸上における距
離をｈとしたときに、 ｈ＞２．５ｑ なる条件を満足することを特徴とする。

【００１８】この電子スチルカメラでは、固体撮像素子
の大きさに応じて所定の比率になるように撮像レンズと
固体撮像素子との距離を設定しているため、受光面の周
辺でも十分な受光信号が得られるようになる。

【００１９】さらに本発明は、前記固体撮像素子の受光
面の光軸上での光量をＬ1 、前記固体撮像素子の受光面
の光軸上から垂直方向に０．４５ｑの位置での光量をＬ
2 としたとき、 Ｌ2 ≧０．５Ｌ1 なる条件を満足することを特徴とする。

【００２０】この電子スチルカメラでは、固体撮像素子
の受光面の中心と周辺での光量が所定の比率になるよう
に定めているため、受光面の周辺でも十分な受光信号が
得られるようになる。

【００２１】従って、周辺光量の低下が少なく画面内で
の明るさが一様である電子スチルカメラを実現できる。
また、さらに別の本発明は、撮像レンズと、光学的ロー
パスフィルタと、固体撮像素子と、を有する電子スチル
カメラであって、前記固体撮像素子の受光面の対角線の
長さをｑとし、前記撮像レンズの射出瞳と前記固体撮像
素子との距離をｈとしたとき、 ｈ＞２．５ｑ かつ、前記固体撮像素子の受光面の中心での光量をＬ1
，前記固体撮像素子の受光面の中心から０．４５ｑの
位置での光量をＬ2 としたとき、 Ｌ2 ≧０．５Ｌ1 なる条件を満足することを特徴とする電子スチルカメラ
である。

【００２２】この電子スチルカメラでは、固体撮像素子
の大きさに応じて所定の比率になるように撮像レンズと
固体撮像素子との距離を設定しており、さらに固体撮像
素子の受光面の中心と周辺での光量が所定の比率になる
ように定めているため、受光面の周辺でも十分な受光信
号が得られるようになる。

【００２３】従って、周辺光量の低下が少なく画面内で
の明るさが一様である電子スチルカメラを実現できる。
なお、固体撮像素子の受光面の中心とは、固体撮像素子
の２つの対角線の交点の位置を意味している。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態例を
詳細に説明する。 ＜電子スチルカメラの構成＞まず、ここで図１を参照し
て本実施の形態例で使用する電子スチルカメラの構成に
ついて説明する。

【００２５】図１は本発明の実施の形態の電子スチルカ
メラの全体の電気的な概略構成を示す機能ブロック図で
ある。この図１に示す電子スチルカメラにおいて、レン
ズ１，開口絞り２等で構成された光学系を介して得られ
た光画像は、ＣＣＤ等の撮像素子３の受光面に結像され
る。また、このとき、このレンズ１及び開口絞り２は、
それぞれフォーカス駆動回路１６及び絞り駆動回路１５
により駆動される。

【００２６】ここで、撮像素子３は受光面に結像された
光画像を電荷量に光電変換し、撮像素子駆動回路１９か
らの転送パルスによってアナログの画像信号を出力す
る。出力されたアナログの画像信号は、プリプロセス回
路４においてＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理でノ
イズが低減され、またＡＧＣにより利得の調整が行わ
れ、ダイナミックレンジ拡大のためのニー処理などが行
われる。

【００２７】そして、Ａ／Ｄ変換器５によってディジタ
ル画像信号に変換された後、信号処理回路６で輝度処理
や色処理が施されてディジタルビデオ信号（例えば、輝
度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ））に変換され
て、メモリコントローラ７に出力される。

【００２８】他方、この信号処理回路６にはＤ／Ａ変換
器も内蔵されており、Ａ／Ｄ変換器５側から入力される
カラー化された映像信号や、メモリコントローラ７から
逆に入力される画像データをアナログのビデオ信号とし
て出力することもできる。

【００２９】これらの機能切り替えは、メインマイコン
８とのデータ交換により行なわれ、必要に応じて撮像素
子信号の露出情報やフォーカス信号、白バランス情報を
メインマイコン８へ出力することもできる。

【００３０】このメインマイコン８は、主として撮影，
記録，再生のシーケンスを制御し、さらには必要に応じ
て撮影画像の圧縮再生や外部機器とのシリアルポート伝
送を行なう。ここで、画像圧縮としてＣＣＩＴＴとＩＳ
Ｏで規格化されているＪＰＥＧ方式、或いはＪＢＩＧ方
式を使用する。

【００３１】そして、メモリコントローラ７では、信号
処理回路６から入力されるディジタル画像データをフレ
ームメモリ９に蓄積したり、逆にフレームメモリ９の画
像データを信号処理回路６に出力する。

【００３２】フレームメモリ９は、少なくとも１画面以
上の画像データを蓄積できる画像メモリであり、例えば
ＶＲＡＭ，ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ等が一般に使用される
が、ここではＣＰＵのバスと独立動作可能なＶＲＡＭを
使用している。

【００３３】画像蓄積用メモリ１０は、本体内蔵のメモ
リであり、フレームメモリ９に記憶された画像データに
ついてメインマイコン８で画像圧縮処理等を施されたも
のが蓄えられる。この画像蓄積用メモリ１０としては、
例えばＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ等が用いられ
るが、メモリ内の画像データを保存することを考える
と、ＥＥＰＲＯＭが好ましい。

【００３４】ＰＣカードコントローラ（ＰＣＭＣＩＡコ
ントローラ）１１は、ＰＣメモリカード（以下単にＰＣ
カードと略す）等の外部記録媒体とメインマイコン８と
を接続するものであり、フレームメモリ９に記憶された
画像が、メインマイコン８で画像圧縮処理等を施された
後に、このコントローラ１１を介して外部記憶媒体に記
録される。このＰＣカードコントローラ１１を介して接
続される外部の保存用のＰＣカードとしては、ＳＲＡＭ
カード，ＤＲＡＭカード，ＥＥＰＲＯＭカード等が使用
でき、モデムカードやＩＳＤＮカードを利用して公衆回
線を介して直接画像データを遠隔地の記憶媒体に転送す
ることもできる。

【００３５】ストロボ１２は撮影シーケンスを制御する
メインマイコン８により発光タイミングが得られるよう
になっている。シリアルポートドライバ１３は、カメラ
本体と外部機器との情報との情報伝送を行なうための信
号変換を行なう。シリアル伝送手段としては、ＲＳ２３
２Ｃや、ＲＳ４２２Ａ等のシリアル通信を行う推奨規格
があるが、ここではＲＳ２３２Ｃを使用している。

【００３６】サブマイコン１４は、カメラ本体の操作ス
イッチや液晶表示等のマンマシン・インタフェースを制
御し、メインマイコン８に必要に応じて情報伝達を行な
うものである。ここでは、メインマイコン８との情報伝
達にシリアル入出力端子を使用している。また、時計機
能も組み込まれており、オートデートの制御も行なう。

【００３７】絞り駆動回路１５は、例えばオートアイリ
ス等によって構成され、メインマイコン８の制御によっ
て光学的な絞り２の絞り値を変化させる。フォーカス駆
動回路１６は、例えばステッピングモータにより構成さ
れ、メインマイコン８の制御によってレンズ位置を変化
させ、被写体の光学的なピント面を撮像素子３上に適性
に合わせるものである。１８はサブマイコン１４と接続
され、撮影情報等の各種情報を表示する液晶表示部であ
る。

【００３８】なお、この図１で示した構成では、メイン
マイコン８において画像の圧縮と伸張とを行う場合を示
したが、ＣＰＵバス上に圧縮／伸張用の専用回路を配置
しても良い。

【００３９】＜電子スチルカメラの基本的動作＞次に、
撮影からメモリ記録への一連の動作を説明する。サブマ
イコン１４に接続している各種スイッチ情報よりカメラ
の動作モードが設定され、撮影のための情報がメインマ
イコン８にシリアル情報として入力される。

【００４０】この情報に応じて、メインマイコン８は、
メモリコントローラ７やシリアルポートドライバ１３を
設定する。サブマイコン１４上のレリーズスイッチが押
されると、サブマイコン１４は、第１のスイッチ信号S1
がアクティブになったことを知り、信号処理回路６に画
像入力命令を発行し、信号処理回路６は撮像素子３，プ
リプロセス回路４，Ａ／Ｄ変換器５を動作させて画像デ
ータを受け取る。

【００４１】受け取った画像データを、信号処理回路６
で基本的な信号処理を行なった上で、輝度データの高周
波成分からフォーカス情報、低周波成分から露出データ
を作成しておく。メインマイコン８は、これらのデータ
を信号処理回路６から読み取り、必要に応じて絞り駆動
や、フォーカス駆動、さらにはプリプロセス回路４のＡ
ＧＣアンプのゲイン制御を行ない、適正な露出やピント
が得られるようにする。また、動作モードによっては、
信号処理回路６からビデオアンプ１７を介してアナログ
画像信号をＮＴＳＣビデオ信号として出力することもで
きる。

【００４２】露出値，ピントが適正な値に収れんした
後、サブマイコン１４からメインマイコン８に第２のレ
リーズスイッチ信号Ｓ２が押されたことを示す信号が入
力されると、メインマイコン８は、メモリコントローラ
７にデータ取り込みの命令を出力する。また、必要に応
じて、取り込み画像のフィールドタイミングで、ストロ
ボ１２に発光信号も出力する。メモリコントローラ７
は、画像の取り込み命令を受けると、信号処理回路６か
らの同期信号を検出し、所定のタイミングで信号処理回
路６から出力されるＹ，Ｃｒ，Ｃｂ形式等の画像データ
をフレームメモリ９に取り込む。

【００４３】フレームメモリ９への画像取り込みが終了
すると、メモリコントローラ７は、取り込みが終了した
ことを示すステータスを表示し、これをメインマイコン
８が読み取ることにより、メインマイコン８で撮影が終
了したことを知る。撮影が終了した後に、メインマイコ
ン８は、必要に応じて画像圧縮を行ない、画像蓄積用メ
モリ１０，外部接続されているＩＣカード、或いは外部
シリアルポートに接続されているパソコン等に画像デー
タを転送する。

【００４４】再生表示動作では、メインマイコン８で、
画像蓄積用メモリ１０，外部接続されているＩＣカー
ド、或いは外部シリアルポートに接続されているパソコ
ンから画像データを読み取り、必要に応じて画像の伸張
を行ない、フレームメモリ９に書き込む。この後、信号
処理回路６とメモリコントローラ７により画像データを
読み取り、信号処理回路６を介して出力端子に画像のア
ナログ信号を出力する。このようにして、カメラの撮
影，記録，再生，表示，伝送の各機能は達成される。

【００４５】次に、シリアル通信を行う動作について説
明を行う。前述したシリアルポートドライバ１３により
駆動される外部シリアルポートを介して外部のコンピュ
ータとシリアル通信が可能である。ここで説明している
電子スチルカメラは、コンピュータと接続された場合に
はカメラ自体のスイッチからの入力を禁止して、コンピ
ュータからのコマンドを受け付けるスレーブモードとし
て動作する。

【００４６】これは、カメラの操作とコンピュータから
の操作とで異なった要求がなされることを防止するため
である。このスレーブモードにあるときの電子スチルカ
メラは、液晶表示部１８にスレーブモードであることを
表示する。

【００４７】なお、コマンドやデータを受け取った電子
スチルカメラはＥＥＰＲＯＭとサブマイコンとに記憶す
る。例えば、日付，時刻等は時計機能を受け持つサブマ
イコンに記憶され、コンピュータからの接続が断たれた
後も転送さされたカスタマイズデータのモードに従って
動作が実現される。また、これらのデータに関すること
は予め電子スチルカメラにも初期設定がされており、コ
ンピュータによるデータ転送がなくとも動作に支障はな
い。また、電子スチルカメラ側ではカスタマイズデータ
を格納する場所（バンク）を複数有することで、所望の
状態に容易に変更することもできる。

【００４８】また、コンピュータ側で設定を行ったデー
タはコンピュータ側でも保存可能であるために、次回の
設定を同様に行うことも可能である。図２は本発明の実
施の形態の電子スチルカメラの全体の光学的な概略構成
を示すレンズ配置図である。

【００４９】この図２において、電子スチルカメラ３０
は、図１でレンズ１として説明したレンズ系３１、固体
撮像素子ＣＣＤ、図１で説明した信号処理回路を含む信
号処理系３２とから構成されている。

【００５０】そして、光学系３１は、７枚の撮像レンズ
を通り、さらに赤外カットフィルタＲＦ、光学的ローパ
スフィルタＬＦ、カバーガラスＣＧを通過して固体撮像
素子ＣＣＤに結像するように構成されている。

【００５１】また、本実施の形態例で使用する固体撮像
素子ＣＣＤは、ソニー株式会社製のＩＣＸ０８４Ｋ（商
品名）であり、アスペクト比４：３、受光面寸法１／３
インチ、画素ピッチは７．４×１０^-3mm×７．４×１０
^-3mmの正方格子構造、有効画素数６５９Ｈ×４９４Ｖ、
の約３３万画素の全画素読み出しＣＣＤを用いることに
する。

【００５２】そして、光学的ローパスフィルタＬＦは、
図３に示す分解見取図にあるように、結晶軸が互いに異
なる３枚の水晶板ＬＦＡ，ＬＦＢ，ＬＦＣからなるもの
である。

【００５３】すなわち、水晶板の光学軸ＯＡ，ＯＢ，Ｏ
Ｃが撮像レンズ光軸ＬＯに対して４５°をなし、かつ、
光学軸ＯＡ，ＯＢ，ＯＣを撮像レンズ光軸ＬＯに垂直な
平面Ｐに射影したものが長手方向に対して０°，４５
°，９０°の角をなす３枚のＬＦＡ，ＬＦＢ，ＬＦＣを
組合わせたものになっている。なお、各々の水晶板の厚
さは以下の表１に示す通りである。

【００５４】

【表１】

【００５５】なお、この実施の形態例及び以下に示す実
施例並びに比較例において、ｆは焦点距離（mm）、Ｆは
絞り値、Ｎd はｄ線における屈折率、νd はｄ線におけ
るアッベ数、Ｐは固体撮像素子ＣＣＤの隣接するフォト
センサの中心間の距離（画素ピッチ）の最小値（mm）、
ｈは撮像レンズの射出瞳と固体撮像素子ＣＣＤとの距離
（mm）、ｑは固体撮像素子ＣＣＤの対角線の長さ（m
m）、Ｌ1 は固体撮像素子ＣＣＤの受光面の中心位置で
の光量（cd）、Ｌ2 は固体撮像素子ＣＣＤの周辺位置
（受光面の中心から０．４５ｑの位置）での光量（c
d）、Ｘは投影法により求めた解像力（本／mm）、であ
る。

【００５６】なお、解像力を求める投影法とは、ＣＣＤ
の位置にチャートを配置してレンズ側から光を照射して
透過像を観察した場合にチャートの白黒線を確認できる
限界により求める方法であり、特性としてはＭＴＦが２
０％になる空間周波数に相当する。

【００５７】また、上述した射出瞳とは、開口絞り２よ
り後方（固体撮像素子側）にある撮像レンズによってで
きる開口絞り２の像である。図４に示す例によれば、レ
ンズＬ３によってできる像であり、この像はＡの位置に
できる。

【００５８】以下、実施の形態例の具体例について説明
する。上述したように光学的ローパスフィルタＬＦを備
えた構成の電子スチルカメラにおいて、固体撮像素子の
受光面の中心におけるレンズ系３１の解像力Ｘ（本／m
m）が、 １／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ 但し、Ｆは撮像レンズのＦ値、λは５５０×１０^-6（m
m）、Ｐは固体撮像素子の画素ピッチ（×１０^-3mm）、
なる条件を満足するように構成する。

【００５９】このように構成した電子スチルカメラで
は、固体撮像素子の光軸上における撮像レンズの解像力
Ｘを、固体撮像素子の画素ピッチとナイキストの定理に
より定まる限界解像力（１／（２Ｐ））の２倍以上に定
めているため、光学的ローパスフィルタＬＦを介しても
限界解像力付近において十分なシャープネスや鮮鋭性を
持った画像が得られるようになる。

【００６０】図５は空間周波数とＭＴＦとの関係を示す
特性図であり、この図５のＭＴＦ＝０．２の空間周波数
がレンズ系の解像力（本／mm）に相当する。本来であれ
ば、固体撮像素子の画素ピッチにより限界解像力（１／
（２Ｐ））以上は、偽信号を発生させる原因となるため
不要とされており、従来は図５の特性に近いレンズ系
を構成していた。この従来の場合、図５の点Ａの空間周
波数（ｕ）がその場合のレンズの解像力となる。すなわ
ち、Ｘ＝１／（２Ｐ）である。

【００６１】これに対し、本発明では、Ｘ＞１／Ｐとし
ているため、図５のような特性になる。すなわち、こ
の場合は、図５の点Ｂの空間周波数（ｕ）がレンズの解
像力となる。すなわちＸ＝１／Ｐとなり、限界解像力
（１／（２Ｐ））付近では充分高いＭＴＦを有してい
る。

【００６２】従って、光学的ローパスフィルタを用いて
限界解像力以上の空間周波数成分を除去している場合に
も十分なシャープネス，鮮鋭性を持った画像が得られる
電子スチルカメラを実現できる。

【００６３】また、理想レンズにおけるＭＴＦと空間周
波数ｕとは、以下の式で表現することができる。 ＭＴＦ（λ.Ｆ.ｕ）＝（１／π）［2cos ^-1 （λＦｕ）
−sin｛2cos ^-1 （λＦｕ）｝］ この式を近似した直線を図５に示す。レンズの解像力
Ｘは、この直線とＭＴＦ＝０．２との交点を超えるこ
とができないため、１／（Ｆλ）＞Ｘの制限を受ける。

【００６４】なお、この１／（Ｆλ）は理論解像力であ
り、ここで、ＦはレンズのＦ値、λは可視光域の代表値
として５５０×１０^-6（mm）とすることとした。以上の
ことから、本発明のレンズの解像力は、 １／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ の範囲にあるべきである。

【００６５】また、上述したように光学的ローパスフィ
ルタＬＦを備えた構成の電子スチルカメラにおいて、固
体撮像素子の受光面の中心におけるレンズ系３１の解像
力Ｘ（本／mm）が、 １／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ 但し、Ｆは撮像レンズのＦ値、λは５５０×１０^-6（m
m）、Ｐは固体撮像素子の画素ピッチ（×１０^-3mm）、
なる条件を満足し、前記固体撮像素子に結像した場合に
光軸から垂直方向に０．４５ｑ離れた位置における前記
撮像レンズの解像力をＹ（本／mm）が、 １（Ｆλ）＞Ｙ＞１．３／（２Ｐ） 但し、ｑは前記固体撮像素子の受光面の対角線の長さ、
なる条件を満足するように構成する。

【００６６】このように構成した電子スチルカメラで
は、固体撮像素子の光軸上における撮像レンズの解像力
Ｘを、固体撮像素子の画素ピッチとナイキストの定理に
より定まる限界解像力（１／（２Ｐ））の２倍以上に定
め、さらに、固体撮像素子の受光面の周辺部（中心から
０．４５ｑの位置）における撮像レンズの解像力Ｙを、
限界解像力（１／（２Ｐ））の１．３倍に定めているた
め、光学的ローパスフィルタを介した場合であっても、
受光面の中心から受光面の周辺に至るまで、限界解像力
付近において十分なＭＴＦが得られるようになる。

【００６７】図６は空間周波数とＭＴＦとの関係を示す
特性図であり、この図６のＭＴＦ＝０．２の空間周波数
がレンズ系の解像力（本／mm）に相当する。本来であれ
ば、固体撮像素子の画素ピッチにより限界解像力（１／
（２Ｐ））以上は、偽信号を発生させる原因となるため
不要とされており、従来は図６の特性に近いレンズ系
を構成していた。

【００６８】これに対し、本発明では、固体撮像素子の
受光面の中心部では、Ｘ＞１／Ｐにとしているため、限
界解像力の２倍以上になり、図６のような特性にな
る。この場合、限界解像力（１／（２Ｐ））付近では充
分高いＭＴＦを有している。

【００６９】そして、固体撮像素子の受光面の周辺部で
は、Ｙ＞１．３／（２Ｐ）として限界解像力の１．３倍
以上になるようにしたことで、図６に示すように、周
辺部でも限界解像力（１／（２Ｐ））付近で高いＭＴＦ
を有するようになる。

【００７０】従って、光学的ローパスフィルタを用いて
限界解像力以上の空間周波数成分を除去している場合に
も、固体撮像素子の受光面の中心部から周辺部に至るま
で、十分なシャープネス，鮮鋭性を持った画像が得られ
る電子スチルカメラを実現できる。

【００７１】また、上述したように、撮像レンズと、光
学的ローパスフィルタと、固体撮像素子と、を有する電
子スチルカメラであって、図７に示すように、固体撮像
素子ＣＣＤの受光面の対角線の長さをｑとし、撮像レン
ズ３１Ｒの射出瞳と前記固体撮像素子ＣＣＤの受光面
（素子表面）との距離をｈとしたとき、 ｈ＞２．５ｑ なる条件を満足するように構成する。なお、この図７で
は、光学的ローパスフィルタＬＦや赤外カットフィルタ
ＲＦは省略して示している。

【００７２】この電子スチルカメラでは固体撮像素子の
大きさ（対角線の長さｑ）に応じて所定の比率以上にな
るように撮像レンズと固体撮像素子との距離ｈを離すよ
うに設定しており、これにより周辺部でも入射角を小さ
く抑えることが可能になる。これによって図１１に示し
たような凹凸を有する固体撮像素子であっても、入射角
に応じて周辺部で発生し易いケラレの影響を小さくする
ことができるようになる。

【００７３】そして、前記固体撮像素子の受光面の中心
での光量をＬ1 ，前記固体撮像素子の受光面の中心から
０．４５ｑの位置での光量をＬ2 としたとき、 Ｌ2 ≧０．５Ｌ1 なる条件を満足するように構成する。

【００７４】このように固体撮像素子の受光面の中心と
周辺での光量が所定の比率になるような特性を有する撮
像レンズに定めているため、受光面の周辺でも十分な受
光信号が得られるようになる。

【００７５】なお、光量を測定するには、図８に示すよ
うな光量測定装置４０を用いればよい。すなわち、測定
対象光学系４２を暗箱４３に取り付け、固体撮像素子を
配置すべき位置（結像面の位置）に移動可能なピンホー
ル板４４を設ける。そして、そのピンホール板４４のピ
ンホールの後ろ側に、ピンホール板４４と共に移動可能
なフォトマルチプライヤ等の光電変換素子４５を設け、
その出力を光量測定回路４６に供給する。また、測定対
象光学系４２の前面には、完全拡散面光源４１を配置し
ておく。なお、入射光束が傾いたときにもケラレが発生
しないようにピンホール板４４は薄いものが好ましい。

【００７６】そして、図８（ａ）に示すように、固体撮
像素子の受光面の中心位置にピンホールが位置するよう
にして中心位置の光量Ｌ1 を測定する。また、図８
（ｂ）に示すように、固体撮像素子の受光面の周辺位置
（中心位置から０．４５ｑの位置）にピンホールが位置
するようにして周辺位置の光量Ｌ2 を測定する。

【００７７】このように、上述した２つの条件（ｈ＞
２．５ｑとＬ2 ≧０．５Ｌ1 ）相乗効果により、電子ス
チルカメラ特有の問題である周辺光量の低下の問題を解
決することができ、画面内での明るさが一様である電子
スチルカメラが実現できる。なお、いずれか一方の条件
だけでも周辺光量の低下を抑えることができる。

【００７８】

【実施例】以下、実施例と比較例とを用いて詳細な検証
を行う。 ＜実施例１＞実施例１の撮像レンズについて、光学系断
面図を図９に示す。また、この実施例１の光学データを
表２に示す。なお、本実施例においては、開口絞りは、
第８面後方の１．２mmの位置に置くものとする。

【００７９】

【表２】

【００８０】この撮像レンズの性能を以下に示す。 解像力（中心）＝１６０本／mm 以上 解像力（周辺）＝１００本／mm 以上 ここで、２×（１／（２Ｐ））＝１３５本／mm ２．３５×（１／（２Ｐ））＝１５８．８本／mm １．３×（１／（２Ｐ））＝８７．８本／mm である。

【００８１】従って、解像力の各条件を満足している。
また、 ｈ＝３．４３ｑ かつ、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝０．７ である。

【００８２】従って、周辺光量の条件を満足している。 ＜実施例２＞実施例２の撮像レンズについて、光学系断
面図を図１０に示す。また、この実施例２の光学データ
を表３に示す。

【００８３】この撮像レンズはズームレンズであり、可
変間隔はＤを用いて複数の数値を列記する。本実施例
で、開口絞りは第１１面と第１２面の間で固体撮像素子
面から２６．４mmの位置であって、変倍によっても不変
である。

【００８４】

【表３】

【００８５】この撮像レンズの性能を以下に示す。この
撮像レンズはズームレンズであるが、全ての変倍域で、 解像力（中心）＝１６０本／mm 以上 解像力（周辺）＝１００本／mm 以上 ここで、２×（１／（２Ｐ））＝１３５本／mm ２．３５×（１／（２Ｐ））＝１５８．８本／mm １．３×（１／（２Ｐ））＝８７．８本／mm である。

【００８６】従って、解像力の各条件を満足している。
また、広角域において、 ｈ＝８．５８ｑ、 かつ、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝０．６７、 望遠域において、 ｈ＝５．１９ｑ、 Ｌ1 ／Ｌ2 ＝０．８５、 である。

【００８７】従って、周辺光量の条件を満足している。 ＜比較例１＞比較例１の撮像レンズについて、性能を以
下に示す。

【００８８】解像力（中心）＝１５０本／mm 解像力（周辺）＝９０本／mm ここで、２×（１／（２Ｐ））＝１６７本／mm １．３×（１／（２Ｐ））＝１０８本／mm である。

【００８９】従って、解像力の条件について、満足しな
い状態になっている。また、 ｈ＝３．５３ｑ かつ、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝０．４８ である。

【００９０】従って、周辺光量の条件について、満足し
ない状態になっている。 ＜比較例２＞比較例２の撮像レンズについて、性能を以
下に示す。

【００９１】解像力（中心）＝１２０本／mm 解像力（周辺）＝８０本／mm ここで、２×（１／（２Ｐ））＝１３５本／mm １．３×（１／（２Ｐ））＝８７．８本／mm である。

【００９２】従って、解像力の全ての条件について、満
足しない状態になっている。また、 ｈ＝２．４０ｑ かつ、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝０．４５ である。

【００９３】従って、周辺光量の条件について、満足し
ない状態になっている。 ＜画質評価＞以上のような実施例１，２及び比較例１，
２の電子スチルカメラにより得られた画像について評価
を行った。

【００９４】評価の方法は、各例で得られた画像を、十
分な解像度を有するビデオモニタに出力して評価する。
撮像する画像としては、撮像レンズから２ｍ先に置いた
解像度チャート、及び同じく２ｍ先に置いた白黒の市松
模様のチャートを用いた。

【００９５】評価項目は、画像のシャープネス及び鮮鋭
性、画面内での明るさの一様性とした。以上の項目につ
き評価者１０人により、両画像を併せて評価を行った。
評価結果は、○は良い、△はやや劣る、×は劣る、の３
段階とし、各評価毎の人数を求めた。また、これらの結
果を、○＝＋１点、△＝０点、×＝−１点として総合評
価に相当する評価点Ａを求めた。

【００９６】以下の表４に画像のシャープネス及び鮮鋭
性に関し各評価毎の人数、及び評価点Ａを示す。

【００９７】

【表４】

【００９８】以下の表５に画像の画面内での明るさの一
様性に関し各評価毎の人数、及び評価点Ａを示す。

【００９９】

【表５】

【０１００】以上のように、実施例１及び実施例２は比
較例１及び比較例２に比べて良く、特にシャープネス、
鮮鋭性及び画面内での明るさの一様性のいずれにおいて
優れている。

【０１０１】また、比較例１は、シャープネス及び鮮鋭
性の点で劣っており、比較例２はシャープネス、鮮鋭性
及び画面内での明るさの一様性の点で劣っている。

【０１０２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この明細書
記載の各発明によれば以下のような効果が得られる。

【０１０３】本発明の電子スチルカメラでは、固体撮
像素子の光軸上における撮像レンズの解像力Ｘを、固体
撮像素子の画素ピッチにより定まる限界解像力（１／
（２Ｐ））の２倍以上に定めているため、光学的ローパ
スフィルタを介しても限界解像力付近において十分なシ
ャープネスや鮮鋭性を持った画像が得られるようにな
る。

【０１０４】従って、光学的ローパスフィルタを用いた
場合にも十分なシャープネス，鮮鋭性を持った画像が得
られる電子スチルカメラを実現できる。 本発明の電子スチルカメラでは、さらに、固体撮像素
子の受光面の周辺（中心から０．４５ｑ）における撮像
レンズの解像力Ｙを、固体撮像素子の画素ピッチにより
定まる限界解像力（１／（２Ｐ））の１．３倍以上に定
めているため、光学的ローパスフィルタを介した場合で
あっても、受光面の中心から受光面の周辺に至るまで、
限界解像力付近において十分なＭＴＦが得られるように
なる。従って、光学的ローパスフィルタを用いた場合に
も十分なシャープネス，鮮鋭性を持った画像が得られる
電子スチルカメラを実現できる。

【０１０５】本発明の電子スチルカメラでは、固体撮
像素子の大きさに応じて所定の比率になるように撮像レ
ンズの射出瞳と固体撮像素子との距離を設定しているた
め、受光面の周辺でも十分な受光信号が得られるように
なる。

【０１０６】従って、十分なシャープネス，鮮鋭性を得
られ、周辺光量の低下が少なく画面内での明るさが一様
である電子スチルカメラを実現できる。 本発明の電子スチルカメラでは、固体撮像素子の受光
面の中心と周辺での光量が所定の比率になるように定め
ているため、受光面の周辺でも十分な受光信号が得られ
るようになる。

【０１０７】従って、十分なシャープネス，鮮鋭性を得
られ、周辺光量の低下が少なく画面内での明るさが一様
である電子スチルカメラを実現できる。 本発明の電子スチルカメラでは、固体撮像素子の大き
さに応じて所定の比率になるように撮像レンズの射出瞳
と固体撮像素子との距離を設定しており、さらに固体撮
像素子の受光面の中心と周辺での光量が所定の比率にな
るように定めているため、受光面の周辺でも十分な受光
信号が得られるようになる。

【０１０８】従って、十分なシャープネス，鮮鋭性を得
られ、周辺光量の低下が少なく画面内での明るさが一様
である電子スチルカメラを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例で使用する電子スチルカ
メラの構成を示す機能ブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態例で使用する電子スチルカ
メラの光学的な概略構成を示すレンズ配置図である。

【図３】本発明の実施の形態例で使用する電子スチルカ
メラの光学的ローパスフィルタＬＦの分解見取図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態例の説明で用いる撮像レン
ズの射出瞳の光学系断面図である。

【図５】本発明の電子スチルカメラで使用する撮像レン
ズの空間周波数とＭＴＦとの関係を示す特性図である。

【図６】本発明の電子スチルカメラで使用する撮像レン
ズの空間周波数とＭＴＦとの関係を示す特性図である。

【図７】本発明の電子スチルカメラにおける固体撮像素
子ＣＣＤの受光面の対角線の長さをｑと、撮像レンズの
射出瞳と前記固体撮像素子ＣＣＤの受光面との距離ｈと
の関係を示す説明図である。

【図８】本発明の光量を測定する際の光量測定装置の構
成を示す構成図である。

【図９】本発明の実施例１の撮像レンズの光学系断面図
である。

【図１０】本発明の実施例２の撮像レンズの光学系断面
図である。

【図１１】固体撮像素子の１画素についての水平方向断
面を示す断面図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ 開口絞り ３ 撮像素子 ４ プリプロセス回路 ５ Ａ／Ｄ変換器 ６ 信号処理回路 ７ メモリコントローラ ８ メインマイコン ９ フレームメモリ １０ 画像蓄積用メモリ １１ ＰＣカードコントローラ １２ ストロボ １３ シリアルポートドライバ １４ サブマイコン １５ 絞り駆動回路 １６ フォーカス駆動回路 １７ ビデオアンプ １８ 液晶表示部 １９ ＣＣＤ駆動回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的ローパスフィルタと、画素ピッチ
   がＰ×１０^-3（mm）である固体撮像素子と、前記固体撮
   像素子に結像した場合の光軸上における解像力がＸ（本
   ／mm）がである撮像レンズと、を有する電子スチルカメ
   ラであって、 １／（Ｆλ）＞Ｘ＞１／Ｐ 但し、Ｆは撮像レンズのＦ値、λは５５０×１０^-6（m
   m）、なる条件を満足することを特徴とする電子スチル
   カメラ。
2. 【請求項２】 前記固体撮像素子に結像した場合に光軸
   から垂直方向に０．４５ｑ離れた位置における前記レン
   ズの解像力をＹ（本／mm）としたときに、 １（Ｆλ）＞Ｙ＞１．３／（２Ｐ） 但し、ｑは前記固体撮像素子の受光面の対角線の長さ、
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載の電
   子スチルカメラ。
3. 【請求項３】 前記撮像レンズの射出瞳と前記固体撮像
   素子との光軸上における距離をｈとしたときに、 ｈ＞２．５ｑ なる条件を満足することを特徴とする請求項２記載の電
   子スチルカメラ。
4. 【請求項４】 前記固体撮像素子の受光面の光軸上での
   光量をＬ1 、前記固体撮像素子の受光面の光軸上から垂
   直方向に０．４５ｑの位置での光量をＬ2 としたとき、 Ｌ2 ≧０．５Ｌ1 なる条件を満足することを特徴とする請求項３記載の電
   子スチルカメラ。
5. 【請求項５】 撮像レンズと、光学的ローパスフィルタ
   と、固体撮像素子と、を有する電子スチルカメラであっ
   て、前記固体撮像素子の受光面の対角線の長さをｑと
   し、前記撮像レンズの射出瞳と前記固体撮像素子との距
   離をｈとしたとき、 ｈ＞２．５ｑ かつ、前記固体撮像素子の受光面の中心での光量をＬ1
   ，前記固体撮像素子の受光面の中心から０．４５ｑの
   位置での光量をＬ2 としたとき、 Ｌ2 ≧０．５Ｌ1 なる条件を満足することを特徴とする電子スチルカメ
   ラ。