JPS59127494A - ２板式スチルカメラ - 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】 本発明は、２板式スチルカメラ、より具体的には、２つ
の２次元固体撮像素子を有し、分解色に分離した被写体
像から対応するラスク走査の静止画映像信号を形成する
２板式スチルカメラに関するものである。

このような２板式スチルカメラは、単一の固体撮像素子
を有する単板式に比較して解像力が高いという利点を有
し、且つ単板式における空間的な色分解に起因した輝度
差の大きな被写体上、ノでの偽色信号の発生などの欠点
がない。

しかし従来の２板式スチルカメラは、撮像系に入射した
可視光を２つの波長域、たとえば緑（Ｇ）とマゼンタ〔
赤（Ｒ）及び青（Ｂ）〕とに分離するために複雑な形状
のプリズムを使用している。このプリズムは形状が複雑
であるばかりでなく、光学的に高い精度を要求され、大
きさも大きく重量もある。したがって小型のカメラに適
用することは困難である。

本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、撮像光学
系を軽量小型化した良好な画質の２板式スチルカメラを
提供することを目的とする。

この目的は本発明によれば次のよう雇２板式スチルカメ
ラによって達成される。すなわち、このカメラは、撮像
レンズと、第１および第２の２次元面体撮像素子とを含
み、ラスク走査の静止画映像信号を形成する２板式スチ
ルカメラであって、撮像レンズから入射した光の一部を
反射して第１の固体撮像素子に導き、残部を透過して第
２の固体撮像素子に導く・・−フミラ一手段を含み、ノ
・−ノミラ一手段は、前記反射した光を複屈折させる複
屈折手段を含むものである。

添付図面を参照して本発明による２板式スチルカメラの
実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明による２板式スチルカメラの実施例を概
念的に示す図である。このカメラは基本的には撮像レン
ズ１０と、・・−フミラー１ｚと、２つの２次元面体撮
像素子１４および１６とを有する。

ハーフミラ−１２は、主面２０が撮像し／ズ１０の光学
軸１８に対してこの実施例では４５゜の傾斜角をなすよ
うに第１図の紙面に垂直にその光軸１０上（（配置され
ている。〕・−フミラー１２は、たとえは水晶などの複
屈折材料を含む平坦な板２２、およびその主面２０と反
対側の面に蒸着されたアルミニウムなどの金属の薄い膜
２４を有する。また、その主面２０上には無反射層（反
対防止層）２６を形成することか有利である。

固体撮像素子１４および１６は撮像セルが各撮像面２８
および３０に平面状に配列された２次元面体撮像素子で
あり、電荷結合デ・ぐイス（ＣＣＤ　）、パケ、トブリ
グードデノ（イス（ＢＢＤ）などの電荷転送デ／（イス
（ＣＴＤ　）が有利に使用できる。

固体撮像素子１４は撮像面２８が撮像レンズ１０の光学
軸１８上に垂直になるように配置され、固体撮像素子１
６は撮像面３０の中心法線が第１図の紙面上にあシ、ハ
ーフミラ−１２の中心で撮像し／ズ１０の光軸１８と垂
直に交差するように配置されている。

なお、ハーフミラ−１２の複屈折板２２と金属膜２４は
必ずしも一体的に構成されていなくてもよい。たとえば
複屈折板２２０代りに複屈折を生じない透明な材料の平
板を使用してその裏面に金属膜２４を形成し、複屈折板
２２は・・−フミラー１２から固体撮像素子１６に至る
光路中のいずれの位置に配設するようにしてもよい。ま
た、このようなハーフミラ−１２または複屈折板２２の
光軸１０に対する傾斜角は必らずしも４５°でなくても
よい。

撮像素子１６の撮像面３０には分解色フィルタ３４が設
けられている。撮像素子１４の撮像面はＷ（白）即ち無
色透明であるか、中性色（ＮＤ）又はＧ（グリ−／）の
フィルタ４７が設けられている。周知のように人間の視
覚はＧ光に対する感度が高いので、撮像素子１４より輝
度（Ｙ）信号を得る場合、Ｇ信号でこれに代えることが
できる。彦お、撮像素子１４からＷ信号を取り出す場合
はフィルタ４７は設けなくてもよい。

撮像素子１６のフィルタ３４はその撮１象面３０におけ
る２次元画素配列に対応して分解色フィルタセグメント
が交互−；て配列された色フィルタであり、この配列（
は第２図（Ａ）に示すようなモザイク状でよい。１だ、
第２図（Ｂ）　Ｋ示すように、撮像素子をラスク走査駆
動した場合の水平走査方向Ｈに対して垂直な方向：（長
いストライプ状であってもよい。

フィルタ３ｚにＷフィルタを用いた場合、まだはフィル
タ３２を用いなかった場合、フィルタ３４は、Ｃｙ（シ
アン）’　、　Ｙｅ　（イエロー）およびＷのセグメン
トの組合せ、またはＲ，ＢおよびＷのセグメントの組合
せが好ましく、とくに前者が有利である。なおＷのセグ
メントはフィルタなしとしてよい。また、フィルタ３２
にＧフィルタを用いた場合、フィルタ３４はＹｅ。

ｃｙおよびＧのセグメントの組合せ、またはＲ２Ｂ及び
Ｇのセグメントの組合せが好ましくとくに前者が有利で
ある。また撮像素子１４のフィルタ３２をＧの単色フィ
ルタとするときは、撮像素子１６のフィルタ３４は、Ｇ
ｙおよびＹｅの２色の組合せ、またはＲおよびＢの２色
の組合せのセグメントの交互配列からなる２色フィルタ
であってもよい。これらのフィルタセグメントの組合せ
は上記のものに限定されるものではない。

第２図（Ａ）は、Ｒ，ＢおよびＷのフィルタセグメント
が巡回的にモザイク状に配列されたフィルタ３４を示し
、同（Ｂ）はＣｙ　、　ＹｅおよびＧのフィルタセグメ
ントが巡回的にストライプ状に配列されたフィルタ３４
を示している。このフィルタセグメントの色の組合せと
形状はこれに限定されるものではなく、モザイク状のＣ
ｙ　、　ＹｅおよびＧのフィルタセグメントの組合せ配
列、またはストライプ状のＲ，ＢおよびＷのフィルタセ
グメントの組合せ配列でもよいことは明らかである。

第３図は撮像素子１６の撮像面３０に設けられたフィル
タ３４の一例の構造を断面図にて示す。撮像セルの配列
された各画素に対応してＹｅ、ＧおよびＣｙのフィルタ
セグメントが形成されるように、Ｙｅの色素膜３４　Ｙ
ｅおよびｃｙの色素膜３４　Ｃｙが図示のように形成さ
れている。これかられかるように、両膜の一部は重複し
、すなわちこの例ではＹｅの色素膜３４Ｙｅの一部分の
上にＣｙの色素膜３４　Ｃｙの一部分が重畳され、これ
によってＧのフィルタセグメント３４Ｇを形成している
。

このように撮像素子１６の撮像面３０はＷを含めて３つ
の分解色のフィルタセグメントに空間分割されているの
で、撮像素子１６をクロ。

り駆動し、その撮像面３０上に結像された被写体像をラ
スク走査すると、その映像信号出力は各分解色成分の画
素信号を巡回的に含むことになる。

前述のようなハーフミラ−１２の複屈折板２２は、撮像
素子１６の撮像面３０に形成される分解色画像において
水平走査方向Ｈに光学的ローパスフィルタ効果を与える
。撮像レンズ１０を通過した入射光４０は、ハーフミラ
−１２の無反射層２６を通過し複屈折板２２の内部に進
入する。複屈折板２２の内部で正常光と異常光に分離し
、一部は金属膜２４を透過して入射光４０と平行に射出
する。射出した正常光を実線４２ａ、異常光を点線４２
ｂて示す。残シの光は金属膜２４で反射して複屈折板２
２から無反射層２６を通って入射光４０と直角に射出さ
れる。射出した正常光を実線４４ａ、異常光を４４ｂで
示す。

これらの透過したヂ常光４２ａおよび異常光４２ｂは撮
像素子１４の撮像面２８に入射し、反射した正常光４４
ａおよび４４ｂは撮像素子１６の撮像面３０に入射し、
それぞれ被写体像が結像される。

固体撮像素子１４および１６は、外部から供給される駆
動クロックによってその撮像セル配列がラスク走査され
るとき、水平走査方向Ｈが第１図の紙面と平行になるよ
うに、すなわち水平走査方向Ｈにこの複屈折による画像
の光学的ローパスフィルタ効果が生ずるような向きに配
設される。なお垂直走査は紙面と垂直な方向に行なわれ
る。このような複屈折による正常光４４ａと異常光４４
ｂの水平走査方向Ｈにおける分離の度合すなわち第１図
における距離ｄ２は、正常光４２ａと異常光４２ｂの分
離の度合すなわち距離ｄ１の２倍であり、これは複屈折
板２２の厚さｔに比例する。このように、撮像素子１６
への入射光は撮像素子１４へのへ射光に対して広か９が
２倍になるので、解像力は捧になる。

固体撮像素子１６の各分解色のセルは、第２図かられか
るように撮像素子１４のＷまだはＧのセルの１／３の密
度で配列されているので、撮像素子１６の分解色画像は
撮像素子１４の画ｆ象の１／３の解像力である。なお、
前述の２色フィルタをフィルタ３４に使用した場合は撮
像素子１４の画像の腫の解像力になる。

一般にナイキスト周波数より高い周波数成分が信号に含
洩れると、これは折返し歪みとなって現われる。固体撮
像素子１６の場合、撮像面３０に結像された被写体像の
うち分解色セルが配列されている空間周波数すなわちナ
イキスト周波数より高い空間周波数成分はこの折返し歪
みを生じさせ、再生画像にモアレとなって現われる。複
屈折材料からなるミラー１２は、このように水平走査方
向にボケを生じさせることによってＯＴＦ　（光伝達関
数）を低下させ、ナイキスト周波数よシ高い空間周波数
の成分を遮断する光低域フィルタ（ＯＬＰＦ　）として
機能する。

２つの固体撮像素子１４および１６が駆動されると、撮
像素子１４からはＧ′またはＷの映像信号が出力され、
これは輝度心）信号として利用できる。また撮像素子１
６からは、フィルタ３４が２色フィルタの場合は、たと
えばＲおよびＢ；捷たはｃｙおよびＹｅの分解色画素信
号が出力される。

固体撮像素子１６のフィルタ３４が３色フィルタのとき
は次のようにしてＹ信号のボケマスク処理を行なっても
よい。固体撮像素子１６からは、前述のように、フィル
タ３２がＷである場合、またはこれを設けない場合はＣ
ｙ　、　ＹｅおよびＷ；またはＲ，ＢおよびＷの分解色
信号が、また、フィルタ３４がＧの場合はＣｙ　、　Ｙ
ｅおよびＧの分解色信号か時系列画素信号として出力さ
れるよう（（フィルタ３４が構成されている。

説明の便宜上、フィルタ３２がＧフィルタであり、フィ
ルタ３４かＣｙ　、　ＹｅおよびＧの分解色フィルタで
あるとして、本装置におけるボケマスク信号処理を説明
する。

第４図を参照すると、固体撮像素子１４の出力映像信号
は、その画素配列ピッチに応じた遮断周波数ｆ。１（同
図（Ａ））を有し、固体撮像素子１６の出力映像信号に
含まれるＧ成分の信号はｆｏｌの１／３に等しい遮断周
波数ｆ。２を有する。

これは、フィルタ３４０Ｇセグメントが撮像素子１４の
画素配列ピッチの３倍のピッチで配列されているだめで
ある。人間の視覚がＧ色に高感度である性質を利用して
これらのＧ信号から輝度僕）信号を形成するに際し、低
周波数域を抑圧して中域を相対的に強調したボケマスク
処理を行なうことができる。

固体撮像素子１６の出力に含まれるＧ成分の信号（第６
図（Ｂ））を反転して適当な（たとえ・ば１より小さい
）係数を乗じ、撮像素子１４の出力信号（同図（Ａ））
にこれを加算すると、同図（Ｃ）に実線１００で示すよ
うな中間周波数帯域が相対的に強調され低域が抑圧され
だＹ信号が合成される。このようにして特定の帯域の空
間周波数成分を強調することによってボケマスク処理を
施したＹ信号を得ることができる。捷だ、高域は第４図
（Ｃ）に点線１０２で示すようにＴＶ映像回路において
エンハンスメントを行ない、全体としてほぼ平坦な周波
数特性としてもよい。

なお、Ｇ信号についてｄ？ボケマスク処理行なってＹ信
号を形成する例について説明したが、前述のようにこれ
ら２つのＧ信号のうちのいずれか一方または双方をＷ信
号として同様の処理を行なってもよいことは明らかであ
る。

第５図は第４図に示したようなボケマスク処理を実現す
るだめの回路図の一例であって、撮ｒ象素子１６で得ら
れたＲ、Ｂの各信号は撮ｒ象素子１４で得られ、ローパ
スフィルタ５１を通ったＹ信号との間で減算器５３．５
４でそれぞれ減算されて色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが形成
される。一方、撮像素子１６で得られたＧ信号（Ｙ信号
）は乗算器５０で１より小さな値αを乗算された後、減
算器５２においで撮像素子１４で得られたＹ信号と減算
されＹ−αＧなるボケマスク処理した輝度信号が得られ
るようになっている。

ところで２つの撮像面２８および３０上に結像する被写
体像は互いに鏡像関係にある。したがって固体撮像素子
１４および１６としては、水平走査における映像信号の
読出し方向が互いに逆方向の関係にある素子を使用して
もよい。

または、両撮像素子１４および１６に同型の撮像素子を
用いることもできる。その場合は、撮像素子１４および
１６の水平走査用シフトレノスタをシフト方向が互いに
逆方向になるように構成する。たとえば、シフト方向が
両方向に切換え可能な両方向性ノフトレノスタを各撮像
素子１４および１６に対応して設け、転送方向が互いに
逆方向になるようにそれぞれにクロックを入力するよう
にしてもよい。例えば３相又は４相駆動のＣＣＤは外部
から与えられるクロ。

りのタイミングによって左右どちらにも転送できるので
、この上うなＣＣＤを用いることによって容易に実現さ
れる。まだは、１本の水平走査線（ＩＨ）分の画素信号
を蓄積する記憶装置、すなわちラインメモリを一方の撮
は素子、たとえば１４に対して２本用意する。これを交
互に切り換えて交互にＩＨ分の画素信号を直列に書き込
み、書込みの終了したラインメモリからは書込み方向と
反対の方向から直列に読み出すように構成してもよい。

すなわち、このラインメモリはいわゆる「先入れ後出し
ｊ　（ＦＩＬＯ）メモリである。このようにすれば、２
つの撮像素子１４および１６からの映１象信号は時系列
的に正しい水平走査方向で出力される。

このような分解色信号および輝度僕）信号は、たとえば
磁気ディスクなどの記録媒体にマスク走査のＴＶ信号と
して記録され、静・正画の再生を行なうことができる。

そこで、前述のような互いに鏡像関係（（ある２つの映
像信号を正像関係の信号に変換してから記録媒体に記録
する代りに、このような変換を行なわれず鏡像関係のま
まこれらの信号全記録媒体に記録し、記録媒体から再生
するときに一方の信号、たとえばＹ信号を他方の分解信
号とは反対の方向から読み出すようにしてもよい。

本発明による２板式スチルカメラはこのように構成した
ことにより、撮像光学系の大きさおよび重さが少ない利
点がある。したがってカメラを小型化することができる
。〕・−フミラーに複屈折材料を用いているので、分解
色光に対して水平走査方向に非鮮鋭効果を与える０ＬＰ
Ｆとして機能し、折返し歪みによるモアレを防ぐことが
できる。とくに、２つの色搬送波を用いた２搬送波周波
数分離方式によるカラーテレビノヨ／方式では、ＩＨ走
査中において映１象信号に含まれる高い空間周波数成分
が搬送波周波数に一致することによる復調回路からの擬
似色信号の発生を防ぐことができる。・・−フミラーを
使用したことにより２つの撮像素子から空間周波数帯域
幅の異なった輝度信号が取り出せるの・で、これをホ゛
ケマスク処理に効果的に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２板式スチルカメラの実施例の構
成を概念的に示す図、 第２図は第１図の実施例における一方の固体撮像素子に
使用するフィルタの画素配置の例を部分的に示す図、 第３図は第１図の実施例における一方の固体撮１象素子
の撮像面に設けられたフィルタの例を示す断面図、 第４図は本装置におけるボケマスク信号処理の説明に使
用する映像信号の空間周波数特性を示すグラフ、 第５図は第４図で図示しだボケマスク信号処理を行なわ
せるだめの回路を示す回路図である。 主要部分の符号の説明 １２　ハーフミラ− １４、１６固体撮像素子 ２２　複屈折板 ２４　金属膜 ２６　無反射層 ２８　、３０　　撮像面 ３２　、３４　　フィルタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、撮像レンズと、第１および第２の２次元固体撮像素
   子とを含み、ラスク走査の静止画映像信号を形成する２
   板式スチルカメラにおいて、該スチルカメラは、 前記撮像レンズから入射した光の一部を反射して第１の
   固体撮像素子に導き、残部を透過して第２の固体撮像素
   子に導くン・−フミラ一手段を含み、 該ハーフミラ一手段は、前記反射した光を複屈折させる
   複屈折手段を含むことを特徴とする２板式スチルカメラ
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載のカメラにおいて、前記
   複屈折手碇は、第１の固体撮像素子におけるラスク走査
   の水平走査方向に複屈折させることを特徴とする２板式
   スチルカメラ。 ３　特許請求の範囲第２項記載のカメラにおいて、第１
   の固体撮像素子は、画素に対応して分解色セグメントが
   配列されたフィルタを含み、ラスク走査駆動されること
   によって分解色画素信号を出力することを特徴とする２
   板式スチルカメラ。