JP3247744B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCCD等の固体撮像素子
を用いた撮像装置に係り、特にモアレ低減をはかった撮
像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の固体撮像素子を用いた撮像装置に
おいては、撮像素子の画素のピッチでサンプルすること
に伴って発生する折り返し歪み(モアレ)を防止するた
めに撮影レンズと撮像素子との間に光学的なローパスフ
ィルタを装入することによって、サンプル周波数付近の
信号成分を減衰させていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の撮像装置においては次の様な問題点があった。光
学的ローパスフィルタは一般に水晶等の複屈折の性質を
利用して作られる。また縦方向、横方向、斜め方向と複
数の水晶を重ね合わせて用いたりするため、コストが高
くなり、その厚みのためレンズのバックフォーカスを長
くする必要がある等の問題があった。
【0004】さらに光学的ローパスフィルタはシャープ
な減衰特性を持たせることが原理的に不可能なためナイ
キスト周波数以下の信号も損なってしまうという大きな
問題があった。
【0005】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたもので、高価な光学的ローパスフィルタを用い
ることなく、モアレの発生時のみに動作させてモアレを
低減させ、しかも画質を劣化させることのない撮像装置
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、第
1に、撮像レンズが第1の位置にあるときと第2の位置
にあるときの輝度信号の低域周波数成分レベル及び高域
周波数成分レベルをそれぞれ検出する検出手段と、前記
第1、第2の位置における高域周波数成分レベルに変化
がある場合に、前記第1、第2の位置における低域周波
数成分レベルの変化が予め定められた値よりも大きいと
き、モアレ発生を示す信号を出力するモアレ検出手段と
を有する点に特徴を有する。また、第2に、前記モアレ
検出手段からの前記モアレ発生を示す信号に応答して、
前記撮像レンズを通過して映像が結像される撮像手段の
出力信号のうち所定の周波数成分を遮断するフィルタ手
段を有する点に特徴を有する。また、第3に、前記第1
の位置は合焦位置であり、前記第2の位置は合焦位置か
らずれた位置である点に特徴を有する。また、第4に、
前記モアレ検出手段からの前記モアレ発生を示す信号に
応答して、前記撮像レンズを合焦位置からずれた位置に
移動させる手段を設けた点に特徴を有する。
【0007】本発明の撮像装置は、第5に、撮像レンズ
を通過した映像が撮像手段上に結像する構成にした撮像
装置であって、前記撮像レンズが第1の位置にあるとき
の前記撮像手段の出力信号から、前記撮像レンズが第2
の位置にあるときの前記撮像手段の出力信号を減算し、
当該減算された信号を、前記撮像レンズが前記第1の位
置にあるときの前記撮像手段の出力信号から減算する信
号処理手段を有する点に特徴を有する。本発明の撮像装
置は、第6に、撮像レンズが第1の位置にあるときと第
2の位置にあるときの輝度信号の低域周波数成分レベル
及び高域周波数成分レベルをそれぞれ検出する検出手段
と、前記第1、第2の位置における高域周波数成分のレ
ベル差と低域周波数成分のレベル差とを比較し、その比
較の結果に応じてモアレ発生を示す信号を出力するモア
レ検出手段とを有する点に特徴を有する。
【0008】
【作用】本発明では、CCD等の撮像手段を用いた撮像
装置において、折り返し歪み(モアレ)の発生状況を輝
度信号により検出する。
【0009】即ち、撮像レンズの位置が移動すると、輝
度信号の高域周波数成分は大きく変化するが、低域周波
数成分はあまり変化しない。一方で、モアレ成分は低周
波数域に発生するものの、撮像レンズの位置が移動した
とき高域周波数成分の影響により変化する。したがっ
て、撮像レンズの位置を移動させて、低域周波数成分で
大きな変化があれば、モアレが発生していることを検出
することが可能となる。
【0010】上記のようにしてモアレの発生状況を検出
したら、電気的、機械的に装置を駆動してモアレを低減
させる。例えば、撮像レンズと撮像手段との距離を変化
させたり、撮像手段の出力信号に対してフィルタ処理を
施したりすれば、モアレを低減させることができる。
【0011】また、本発明では、撮像レンズの合焦位置
での撮像手段の出力信号から、合焦位置からずれた位置
での撮像手段の出力信号を減算することで、合焦位置で
のモアレ成分を分離することができる。したがって、撮
像レンズの合焦位置での撮像手段の出力信号から上記モ
アレ成分を減算することで、モアレを除去することが可
能となる。
【0012】
【実施例】図1および図2に本発明の第一の実施例を示
す。
【0013】図1において、撮影レンズ1を通った映像
はハーフミラー2を通過して輝度信号用のセンサ3上に
結像すると同時に、ハーフミラー2で反射して色信号用
のセンサ4上に結像する。輝度信号用のセンサ3からは
輝度信号が出力され、サンプルホールド回路8を通って
から、プロセス回路9に入力される。
【0014】色信号のセンサ4にはRGBの色フィルタ
がストライプ状に貼られており、R信号,G信号,B信
号が一画素毎に出力され、サンプルホールド回路8にお
いてR信号,G信号,B信号にそれぞれ分離されてプロ
セス回路9に入力される。
【0015】プロセス回路9においてホワイトバランス
をとりガンマ変換回路10でガンマ補正をかけてRGB
信号として出力する。
【0016】一方プロセス回路9から出力されたY信号
は、モアレ検出回路11に入力される。レンズ駆動回路
12はモアレ検出回路11の出力によって制御され、モ
アレが許容範囲以下となる様にレンズ1を移動させる。
【0017】図2はモアレ検出回路11の構成を示した
図である。図2のブロックの動作について図3,図4,
図5を用いて説明する。
【0018】図3はプロセス回路9から出力さる輝度信
号のパワースペクトラムの一例を示したものである。図
3においてaはレンズが合焦位置にあるとき、bはレン
ズが合焦位置からずれた所にあるときのパワースペクト
ラムである。図3から明らかな様に、レンズが合焦位置
にある場合に比べてレンズが合焦位置からずれた場合
は、周波数の高い部分のパワーが減少する。しかし周波
数が比較的低い所ではあまりパワーの変化はみられな
い。
【0019】一方図4のA,Bはモアレの発生する状態
を示したものである。Aに示す様にcで示した周波数の
低い信号とeで示したような比較的周波数の高い信号が
重畳した信号を、fで示したサンプル周波数でサンプル
した場合dに示す様に折り返し歪み(モアレ)が発生す
る。
【0020】図4のAの状態をレンズが合焦位置にある
状態とするとレンズが合焦位置からずれた場合はBの様
に表わされる。
【0021】図3に示した様に、レンズが合焦位置から
ずれた場合は、周波数の低い所のパワーがあまり変化し
ないのに対し、周波数の高い所ではパワーが大きく減少
する。従って図4のBに示した様にcの低域成分はあま
り変化せず、eの高域成分が減少する。それに伴って、
モアレであるdの成分も減少する。
【0022】以上から明らかな様に、本来の映像信号の
周波数の低い所はレンズが合焦位置からずれてもそれほ
どレベルが変化しないのに対して、モアレとして発生し
た低域成分はレンズが合焦位置からずれると急激にその
パワーが減少する。この特徴を利用することでモアレの
発生の有無を判別することができる。
【0023】図2においてプロセス回路9から入力され
た輝度信号Yoからローパスフィルタ13で低域周波数
成分のみを取り出して、ピーク検出回路14に入力す
る。また、輝度信号Yoからハイパスフィルタ16で高
域周波数成分のみを取り出して、ピーク検出回路17に
入力する。ピーク検出回路14、17の出力は共に制御
回路15に入力される。制御回路15では、レンズ1を
動かした時の高域、低域のそれぞれのピーク値の変化を
みて、高域の変化があった時に低域の変化がどの程度で
あるかをチェックする。
【0024】このときの低域の変化があらかじめ定めら
れた値よりも小さければ、モアレが許容範囲内であると
判断する。また、あらかじめ定められた値よりも大きけ
れば、モアレが許容範囲を超えているを判断して、レン
ズ1がその位置で停止しないように制御する。
【0025】本実施例によればモアレが発生した時のみ
レンズを合焦位置からずらす様に制御できるため通常の
撮影ではナイキスト周波数のぎりぎりまでの高い解像度
を得られ、かつモアレが発生するような絵ではモアレが
問題とならないレベルまで光学的にぼかす事が可能とな
る。
【0026】また本実施例において図1に示したプロセ
ス回路19の入り口にA/D変換器を設けてディジタル
信号に変換してからその後の処理を行う様に構成すれ
ば、水平方向だけでなく垂直方向、斜め方向のモアレの
検出も容易となる。この場合フレームメモリと組み合わ
せても良い。
【0027】図5に本発明の第二の実施例を示す。
【0028】図5において撮影レンズ1を通過した映像
はCCDセンサ3上に結像する。センサ3にはRGBの
色フィルタがモザイク状に貼られている。センサ3から
の出力信号はサンプルホールド回路8を通った後A/D
変換器20においてディジタル信号に変換される。A/
D変換器20から出力された信号はプロセス回路22に
おいて3チャンネルのRGB信号となって出力される。
またプロセス回路22はメモリ装置21と接続されてお
り、画像データを一時的に保存することが可能である。
モアレ検出回路23はプロセス回路22から入力される
輝度信号の比較的周波数の高い所と比較的周波数の低い
所のレベルがレンズを駆動した時にどの程度変動するか
を比較する。周波数の高い所の変動が大きい時に、周波
数の低い所でも大きく変動していればモアレが発生して
いると判断してプロセス回路22にモアレ発生の警告信
号を送る。
【0029】プロセス回路22においてはモアレが発生
した場合にはディジタルフィルタをかけることによって
その影響を低減させる。
【0030】本実施例によれば、一つの画面のなかでモ
アレの発生している部分についてのみモアレ対策の処理
を行うことが可能となる。さらに本実施例は、撮像素子
の画素数に対して最終的に必要となる画素数が少ない場
合に特にその効果が顕著に現れる。
【0031】図6に本発明の第三の実施例を示す。
【0032】メモリ21を用いてディジタル信号処理回
路22で行う処理については、図5に示す第二の実施例
で説明したのと同様であるため説明は省略する。
【0033】図7はモアレ低減の状態を時間軸で示した
ものである。図7においてCは合焦状態にレンズがある
時、Dは合焦状態からレンズがずれている時を表してい
る。C,D,E,F,Gにおいて○で示した部分がサン
プリングポイントを表している。C,Dにおいて実線で
示した波形がサンプルされる前の信号波形でありそれぞ
れの左半分がナイキスト周波数よりも高くなっている。
そのため破線で示した様に折り返して低い周波数の信号
となっている。Cの波形をサンプルした結果はEのよう
になり、Dの波形をサンプルした結果はFのようにな
る。EとFとを比較すると明らかな様に折り返しによっ
て発生した成分はレンズが合焦状態からずれると減少す
る。従ってEの信号からFの信号を減算する事によっ
て、Gに示した様にモアレの成分のみを分離して取りだ
すことが可能となる。
【0034】ディジタル信号処理回路22ではこの原理
を用いて、レンズが合焦位置にある時の信号からレンズ
が合焦位置にないときの信号を減算することによって、
モアレの成分を分離して取りだし、さらに視覚的に目立
ちやすい周波数の成分のみをフィルタリングしてモアレ
信号を得る。
【0035】得られたモアレ信号を、レンズが合焦状態
にある時の信号から減算することによってモアレのない
画像信号を得ることができる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、撮像レンズが第1、第
2の位置にあるときの輝度信号からモアレの発生を検出
し、モアレを低減させることが可能となる。また、撮像
レンズが第1、2の位置にあるときの撮像手段の出力信
号からモアレ成分を分離し、撮像手段の出力信号からそ
のモアレ成分を減算することで、モアレを低減させるこ
とが可能となる。したがって、光学的ローパスフィルタ
を省略しながらも、モアレを低減させることが可能とな
る。
【0037】したがって、光学的ローパスフィルタを省
略しながらも、モアレを低減させることが可能となる。
そして、光学的ローパスフィルターを省略できれば、コ
ストを下げ、レンズのバックフォーカスを短くすること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の第一の実施例に用いられるモアレ検出
回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図4】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図5】本発明の第二の実施例を示すブロック図であ
る。
【図6】本発明の第三の実施例を示すブロック図であ
る。
【図7】本発明の第二、第三の実施例を説明するための
波形図である。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 ハーフミラ 3,4 CCDエリアセンサ 5 クロックジュネレータ 6,7 CCDドライバ 8 サンプルホールド回路 9 プロセス回路 10 ガンマ回路 11 モアレ検出回路 12 レンズ駆動回路 13 ローパスフィルタ 14,17 ピーク検出回路 15 制御回路 16 ハイパスフィルタ 24,25,26 減算回路 20 A/D変換回路 21 メモリ 22 プロセス回路(ディジタル信号処理回路) 23 モアレ検出回路

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像レンズが第1の位置にあるときと第
    2の位置にあるときの輝度信号の低域周波数成分レベル
    及び高域周波数成分レベルをそれぞれ検出する検出手段
    と、 前記第1、第2の位置における高域周波数成分レベルに
    変化がある場合に、前記第1、第2の位置における低域
    周波数成分レベルの変化が予め定められた値よりも大き
    いとき、モアレ発生を示す信号を出力するモアレ検出手
    段とを有することを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記モアレ検出手段からの前記モアレ発
    生を示す信号に応答して、前記撮像レンズを通過して映
    像が結像される撮像手段の出力信号のうち所定の周波数
    成分を遮断するフィルタ手段を有することを特徴とする
    請求項1に記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の位置は合焦位置であり、前記
    第2の位置は合焦位置からずれた位置であることを特徴
    とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記モアレ検出手段からの前記モアレ発
    生を示す信号に応答して、前記撮像レンズを合焦位置か
    らずれた位置に移動させる手段を設けたことを特徴とす
    る請求項3記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 撮像レンズを通過した映像が撮像手段上
    に結像する構成にした撮像装置であって、 前記撮像レンズが第1の位置にあるときの前記撮像手段
    の出力信号から、前記撮像レンズが第2の位置にあると
    きの前記撮像手段の出力信号を減算し、当該減算された
    信号を、前記撮像レンズが前記第1の位置にあるときの
    前記撮像手段の出力信号から減算する信号処理手段を有
    することを特徴とする撮像装置。
  6. 【請求項6】 撮像レンズが第1の位置にあるときと第
    2の位置にあるときの輝度信号の低域周波数成分レベル
    及び高域周波数成分レベルをそれぞれ検出する検出手段
    と、 前記第1、第2の位置における高域周波数成分のレベル
    差と低域周波数成分のレベル差とを比較し、その比較の
    結果に応じてモアレ発生を示す信号を出力するモアレ検
    出手段とを有することを特徴とする撮像装置。
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