JPH04100032A - 画像入力装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像入力装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の画像入力装置は、第５図に示すように、
画像入力装置５０の前面にレンズ５１が取り付けられて
いる。そして、そのレンズ５１によって被写体５２から
の光が結像する位置には、個体撮像素子（以下、ＣＣＤ
と称す）５３が設けられている。また、そのＣＣＤ５３
に至る光路上には、フィルタユニット５４が配置されて
いる。

このフィルタユニット５４は、第６図に示すように、レ
ッドフィルタ５５Ｒ，グリーンフィルタ５５Ｇ、ブルー
フィルタ５５Ｂが配置形成されている。このフィルタユ
ニット５４は、回転軸５４Ｃを中心に回転することによ
り前記各フィルタ５５Ｒ，５５Ｇ、５５Ｂを択一的に前
記光路上に配置することができる。また、この回転軸５
４Ｃにはステップモータ５７が取り付けられている。前
記ＣＣＤ５３は、出力されるデータをアナログ−デジダ
ル変換するための変換器５８を介してメモリ５９に接続
されている。更に、ＣＣＤ５３．ステップモータ５７．
メモリ５９を統括的に制御するための制御回路６０が設
けられている。

以上のように構成された装置においては、まず、ステッ
プモータ５７を回転させて、前記光路上にレッドフィル
タ５５Ｒを配置する。すると、ＣＣＤ５３には被写体像
の赤色成分のみが結像する。

次いで、ＣＣＤ５３は制御回路６０の制御に従い所定時
間だけ光を受光し、その間に受光した光の輝度の積分値
のデータを出力する。このデータは変換器５８によりデ
ジタルデータに変換され、メモリ５９に貯えられる。

そして、ステップモータ５７を間欠的に所定量ずつ回転
させ、すなわちカラーフィルタ５５を１２０度毎に回転
させ、グリーンフィルタ５５Ｇ及びブルーフィルタ５５
Ｂを順次前記光路上に配置する。そして、それぞれ同様
にして被写体像の緑色及び青色成分のデジタルデータを
、メモリ５９に記憶させる。

一方、フィルタユニット５４及びステップモタ５７の代
わりに、第７図に示すように、ＣＣＤ６１の各光入力素
子６１ａをレッド、グリーン、ブルーの小フィルタ６２
Ｒ，６２Ｇ、６２Ｂで覆うようにしたものもある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の構成では、カラーフィルタ５５Ｒ
，５５Ｇ、５５Ｂを間欠的に回転させていたので、画像
の取り込み時間は長くなるという問題点が有った。

また、後者の構成ではＣＣＤ６１の全光入力素子のうち
、１／３は赤色用、１／３は緑色用、１／３は青色用と
なるので、解像度が１７３となるという問題点があった
。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は、画像入力時間の短い、かつ、解像度の
高い画像入力装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の画像入力装置は、複
数の光入力素子を縦方向及び横方向に配列し、各光入力
素子の入力光の輝度信号を読み出し出力する撮像手段と
、回転軸を中心とする所定円周状に配置された少なくと
も２個の色フィルタを有するカラーフィルタユニットと
、そのカラーフィルタユニットを前記回転軸を中心とて
回転させ、順次撮像手段に至る光路上に配置する回転駆
動手段と、その回転駆動手段の回転速度を撮像環境の明
るさに応じて可変する制御手段とを有したこと特徴とす
るものである。

［作用］ 上記の構成を有する本発明において、撮像手段は複数の
光入力素子が縦方向及び横方向に配列されており、各光
入力素子の入力光の輝度信号を読み出して出力する。カ
ラーフィルタユニットは、回転軸を中心とする所定円周
上に配置された少なくとも２色の色フィルタを有してお
り、回転駆動手段により、回転軸を中心として回転させ
られ、各色フィルタが順次撮像手段に至る光路上に配置
される。また、制御手段は、撮像環境が明るい程高速と
なる様に、回転駆動手段の回転速度を撮像環境に応じて
可変する。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は本実施例の画像入力装置の構成を示すものであ
り、画像入力装置２５前面には、レンズ機構１１が取り
付けられている。また、そのレンズ機構１１の後方には
ＣＣＤ１２が設けられている。レンズ機構１１は複数の
レンズにより構成されており、各レンズの位置を調整す
ることにより、任意の距離を隔てた位置にある被写体１
０の実像を前記ＣＣＤ１２上に結像することができる。

このレンズ機構１１とＣＣＤ１２との間には、カラーフ
ィルタユニット１３が設けられている。このカラーフィ
ルタユニット１３は、第２図に示すように円板形状であ
り、同周上に扇型の同一形状のレッドフィルタ１４Ｒ１
グリーンフイルタ１４Ｇ。

ブルーフィルタ１４Ｂが等間隔で配置されている。

このカラーフィルタユニット１３は中央部に設けられた
回転軸１３Ｃを中心に回転可能であり、その回転に応じ
て各色フィルタ１４Ｒ，１４Ｇ、１４Ｂをレンズ機構１
１とＣＣＤ１２との間の光路中に順次挿入配置可能であ
る。尚、この回転軸１３Ｃはステップモータ１７の出力
軸に接続されている。

前記光路は図示しない黒色の遮光壁で囲まれており、レ
ッドフィルタ１４Ｒとブルーフィルタ１４Ｂとの間には
回転速度検出用のマグネット１５か設けられている。ス
テップモータ１７の回転により、カラーフィルタユニッ
ト１３が回転するときに前記マグネット１５が横切る位
置には、ホールＩＣ（集積回路）１６が設けられている
。このホールＩＣ１６は、マグネット１５がホールＩＣ
１６を横切る毎にパルスを発生する。尚、このパルス列
を以下、速度信号という。

また、可変周波数発振器１９の一方の出力端子は、ＣＣ
Ｄドライバ２０とアナログ−デジタルコンバータ（以下
、Ａ／Ｄコンバータと称す）にそれぞれ接続されている
。ＣＣＤドライバ２０は前記出力端子からの周波数に基
づいてＣＣＤ１２を駆動する。また、Ａ／Ｄコンバータ
２１も同様に前記出力端子からの周波数に基づいてアナ
ログ−デジタル変換動作を行なう。更に、前記出力端子
はメモリ２２の書き込みクロック端子にも接続されてい
る。

また、一定周波数で発振する発振器２３の出力端子は、
メモリ２２の読み出しクロック端子に接続される。そし
て、前記書き込みクロック端子の周波数と同期してメモ
リ２２ヘデータが書き込まれ、読み出しクロック端子の
周波数に同期してメモリ２２からデータか読み出され、
出力端子を経て外部装置へ送られる。この様にメモリ２
２は、書き込みと読み出しとが異なる速度で動作可能な
ものにて構成される。現時点で代表的なものは例えばＴ
ｅｘ５ａｓ　　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＴＭｓ４
ｃ１０５０，１０６０メモリ等である。

更に、前記各部材を統括的に管理する制御回路２４が設
けられており、前記Ａ／Ｄコンバータ２１の変換出力結
果がモニタ可能なように制御回路２４に接続されている
。また、制御回路２４は、前記デジタルデータをモニタ
することにより、現在入力中の画像の光強度情報を得る
こができる。

そして、この光強度情報に基づいて制御回路２４は、光
強度が過大である場合には可変周波数発振器１９の発振
周波数が高くなるように、また、微弱すぎる場合には発
振周波数が低くなる様に制御する。

そして、発振周波数が可変できる可変周波数発振器１９
のもう一方の出力端子は、ステップモータドライバ１８
に入力され、そのステップモータドライバ１８は前記可
変周波数発振器１９から出力された周波数に応じた速度
にてステップモータ１７を回転させる。すなわちカラー
フィルタユニット１３の回転速度は、撮像環境（光強度
情報）に基づいて制御回路２４によって可変される可変
周波数発振器１９により制御される。

次に、個体撮像素子について説明する。

第３図は本発明におけるＣＣＤ１２の光入力画素１２ａ
の配列を表す拡大図であり、数十五個の光入力画素が縦
方向及び横方向にそれぞれ等間隔で整列配置されている
。前述のようにしてこれらの光入力画素１２ａに結像さ
れた被写体１０の光学的情報は、後述のようにして電気
的情報に変換される。

また、第４図はＣＣＤ等の個体撮像素子の代表的な光電
変換特性を示している。ＣＣＤ等の個体撮像素子は、第
４図から明かな如く、入力光の強さ（明るさ）に正比例
した信号電流が得られる（以下、この領域をリニア領域
と称す）が、ある強度以上の光に対しては飽和特性を示
す（以下、この領域をオーバフロー領域と称す）。この
出力電流は単位時間当りのものなので、実際の出力電流
はＣＣＤ等の受光時間の合計（積分）値となる。

次に、ステップモータ１７すなわちカラーフィルタユニ
ット１３．ＣＣＤ１２．Ａ／Ｄコンバータ２１及びメモ
リ２２の同期動作について説明する。

第１図から明かな如く、可変周波数発振器１９の出力端
子は、共通的にＣＣＤ１２．Ａ／Ｄコンバータ２１及び
メモリ２２に接続されている。従って、可変周波数発振
器１９の周波数が高くなれば、カラーフィルタユニット
１３の回転は速くなる。と同時に、この周波数に同期し
て以下の動作か起こる。

（１）ＣＣＤ１２からのデータ取り出し周期が短くなる
。

（２）Ａ／Ｄコンバータ２１の変換速度が上がる。

（３）メモリ２２はその書き込み端子への前記周波数に
従って、Ａ／Ｄコンバータ２１からのデータ書き込み速
度をアップする。

逆に、前記周波数が低くなった場合は、前記動作（１）
、（２）、（３）と反対の動作が発生する。このように
、これらの３つの部材１２，２１゜２２は、前記周波数
により一元的に制御された同期に基づいて、−斉にかつ
同時にその動作速度（カラーフィルタユニット１３の場
合は回転速度）を上下させる。

また、このような動作速度制御は以下の原理に基づいて
行なわれる。

前述の如く、被写体１０の光はレンズ機構１１とカラー
フィルタユニット１３の回転に従い各色毎に順次ＣＣＤ
１２の上に結像される。この時、ＣＣＤ１２の出力信号
は第４図に示すような特性と受光時間に従ったものであ
る。ＣＣＤ１２の出力信号はＡ／Ｄコンバータ２１にて
デジタル化されて、メモリ２２及び制御回路２４へ送ら
れる。

そして、制御回路２４にてこのデジタデータをモニタす
ることにより、現在入力中の画像の光強度情報を得るこ
ができる。この光強度情報に基づいて制御回路２４は、
光強度が過大である場合には可変周波数発振器１９の発
振周波数が高くなるように制御し、また、微弱すぎる場
合には発振周波数が低くなるように制御する。すなわち
、可変周波数発振器１９の発振周波数を高くすれば、カ
ラーフィルタユニット１３の回転速度は上がり、ＣＣＤ
１２への光強度は同一であっても、各色毎の受光時間（
積分時間）は短くなり、ＣＣＤ１２の出力信号は小さく
なるので、より暗い入力画像が得られる。また、微弱す
ぎる場合には、全く逆の制御を行なう為に、前記発振周
波数を下げれば、ＣＣＤ１２の出力信号は大きくなるの
で、より明るい入力画像が得られる。ここで、ＣＣＤ１
２の出力信号をどの程度小さくするかは、例えば、ＣＣ
Ｄ１２がオーバーフロー領域で動作しているときには、
リニア領域で動作するようにして、ＣＣＤ１２の出力信
号を小さくすればよい（第４図参照）。また逆に、ＣＣ
Ｄ１２の出力信号をどの程度大きくするかは、ＣＣＤ１
２の出力信号をＡ／Ｄコンバータ２１にて変換したデジ
タルデータの最大値が所定値になるように、ＣＣＤ１２
の出力信号を大きくすればよい。

尚、カラーフィルタユニット１３の回転速度の検出は、
前述の速度信号を制御回路２４により計数した結果に基
づいて行なわれる。

また、光強度過大状態とは、例えばＣＣＤ１２の前記オ
ーバフーロ領域での動作状態を言い、また、光が微弱な
領域における動作とは、例えばＡ／Ｄコンバータ２１の
ＭＳＢビットが全画面に渡ってＯＦＦになる場合をいう
。

以上詳述した如く、ＣＣＤ１２とＡ／Ｄコンバータ２１
とメモリ２２とは、カラーフィルタユニット１３の回転
速度に従ってその動作速度を可変するので、メモリ２２
への書き込まれた画像は、カラーフィルタユニット１３
の回転速度によらず正しいことは明らかである。

このように本発明では、明るい環境ではカラーフィルタ
ユニット１３を高速回転させるので短時間で画像入力を
完了することができる。また、ＣＣＤ１２の各光入力素
子１２ａは、第７図に示す従来技術のように、各色毎に
分割されることも無いので、本発明の画像人力装置の解
像度が１７３にならないことは、以上の説明より明らか
である。

最後に、メモリ２２からの読み出しについて説明する。

前述の如くメモリ２２から一定速度で読み出されたデー
タは出力端子を経て外部装置に接続されている。一般的
に外部に送信された出力信号はデジタル−アナログコン
バータ（図示せず）によりアナログ信号化され、デイス
プレィモニタ（図示せず）に送られている。そして、こ
のモニタの方式（ＮＴＳＣ，ＰＡＬ等）に基づいて発振
器２３の周波数が決定されることが多い。

本発明は、以上詳述した実施例に限定されるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲において種の変更を加え
ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明画像入力
装置によれば、画像の取り込み時間を撮像条件に応じて
短くすることが可能であり、且つ解像度も高いと言った
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本発明の実施例の装置構成を示す図
、第２図はカラーフィルタユニットを示す図、第３図は
個体撮像素子の光入力素子の配列を表す図、第４図は個
体撮像素子の光電変換特性を表す図であり、また第５図
から第７図は従来技術を説明する図であり、第５図は従
来技術の構成を示す図、第６図は従来技術のカラーフィ
ルタユニットを示す図、第７図は従来技術の他の構成を
示す図である。 １２：個体撮像素子 １３：カラーフィルタユニット １４Ｒ：レッドフィルタ １４Ｇニゲリーンフイルタ １４Ｂニブル−フィルタ １６：ホールＩＣ １７：ステップモータ １９：可変周波数発振器 ２１：Ａ／Ｄコンバー ２２：メモリ ２４：制御回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光入力素子を縦方向及び横方向に配列し、各
   光入力素子の入力光の輝度信号を読み出し出力する撮像
   手段と、 回転軸を中心とする所定円周状に配置された少なくとも
   ２個の色フィルタを有するカラーフィルタユニットと、 そのカラーフィルタユニットを前記回転軸を中心として
   回転させ、順次前記撮像手段に至る光路上に配置する回
   転駆動手段と、 その回転駆動手段の回転速度を撮像環境の明るさに応じ
   て可変する制御手段と、 を有したことを特徴とする画像入力装置。