JPH0795831B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は撮像装置に関するものであり、特に静止画記録
の動作と、通常のビデオカメラとしての動作との両方に
好適な光電変換部の駆動制御手段を備えた撮像装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

第１図は、従来のカラー撮像装置に用いられている色フ
イルタ配置の一例を示す平面図である。原色フイルタで
あるＲ（赤）,G（緑）,B（青）を同図のように配置した
ものは、ベイヤー配列と呼ばれ、各々が１つの画素をな
している。

信号読み出しは、あるフイールドで第１行の画素を順次
読み出し、次に第３行，第５行…と奇数行を順次読出し
た後、次のフイールドでは第２行，第４行…偶数行を読
み出してインタレースを行なつている。

第２図は前記第１図の色フイルタ配置を有する光電変換
部１を用いた撮像装置の一つである電子カメラの構成ブ
ロツク図を示す。第２図中の11,12,13はそれぞれ色フイ
ルタG,R,Bに対応する信号g,r,bが出力される、光電変換
部１の出力端子である。２は1H遅延線,3はマトリツクス
回路およびプロセス回路などの通常の信号処理回路,4は
不図示の磁気シートなどの記録媒体に記録するために、
画像信号の変調などを行なう記録回路,5は記録ヘツド,6
は撮像画像のモニタ,7は不図示の記録ボタンにより、不
図示のシヤツタ，絞り，光電変換部１の駆動，記録回路
４などを制御し、静止画記録の動作を制御する制御回
路,8は光電変換部１の駆動を行なう駆動回路である。

上記した1H遅延線が必要な理由は、第１図に示す画素の
第ｎ行と次に読み出される（ｎ＋２）行において、いず
れかにｒ信号かｂ信号が欠除しているためである。

すなわち、第（ｎ−２）行でｇとｒ信号，第ｎ行でｇと
ｂ信号，第（ｎ＋２）行でｇとｒ信号というように順
次、第２図の駆動回路８により読み出される。

このため、第ｎ行のｇとｂ信号の読み出しが行なわれる
水平走査期間には、第ｎ−２行のｒ信号を合わせて輝度
信号、および色信号を作り次の水平走査期間では第（ｎ
＋２）行のg,r信号が読み出され、第ｎ行のｂ信号と組
合せて輝度及び色信号を作る必要があるのである。

このように、従来の色フイルタ配列で得られる画素を用
い、各行を飛びこし読み出しをすることによりフレーム
画（静止画）を得ることができる。

これをもとに、第２図のブロツク図において不図示の記
録媒体にフレーム画を記録する動作について説明する。

まず、不図示の記録ボタンが押された場合、不図示のシ
ヤツタを閉じ、光電変換部１のすべての画素の読み出し
が終つた後、駆動回路８により読み出し動作を停止す
る。その読み出し動作停止後、不図示の絞りとシヤツタ
を制御回路７で制御し、適度に光電変換部１に露光を行
なう。

その後、駆動回路８を駆動し、上記した画素の読み出し
動作を行ない、フレーム画信号を取りだし、信号処理回
路3,記録回路４をへて記録ヘツド５により、不図示の記
録媒体に記録する。

このフレーム画読み出しを行なつた後には、光電変換部
１には画像信号は残つておらず、すべての情報が不図示
の記録媒体に記録される。

ところで、撮像装置の一つである電子カメラといえど
も、基本的にはビデオカメラと変わらないので、ビデオ
カメラとしての機能を持たせ、連続的に撮像することが
できる。そして、撮像した信号を、モニタ６上に動画像
として映すことが可能である。

しかし、このビデオカメラモード時には以下に述べる欠
点を有する。すなわち、カメラパン時などに生ずるフレ
ーム残像により、画面が尾をひくようにちらついて見
え、画質が著しく劣化してしまうことである。

これはフレーム画撮像を行なう通常の放送用カメラなど
の撮像管で写した動画像は、撮像管のビーム巾が大きい
ので、１フイールド分読み出したならば、撮像面のすべ
ての情報がなくなる。つまり、例えばNTSC方式では1/60
秒間蓄積された画像信号が生成されるのに対し、前記電
子カメラのフレーム読出しでは1/30秒間蓄積された画像
信号が得られるからである。

すなわち、電子カメラに最適なセンサのフレーム画読み
だし方法をとっている場合はパンニングによる空間周波
数の低下が倍となり、かつ尾をひくように見える残像の
大きさも倍となるので、通常のテレビ画面を見ている者
にとつて非常に気になる画像劣化として見えることにな
る。さらに、1/60秒と1/30秒との画像蓄積時間差は２倍
ではあるが、フリツカ同様、検知限からみると、倍以上
の劣化の感じとなり、モニタ上に映し出される動画像は
著るしく悪化するという欠点がある。

ところで、このようなビデオカメラモードと電子カメラ
モードとで、それぞれに適した撮像信号を得ようとする
アイデアとして特開昭58-220577号公報記載の「撮像装
置」がある。同文献中に示された発明ではフレームラン
スファ形のセンサ及びその駆動方法を変更してビデオカ
メラモード（同文献中では「ムービ撮像」）ではテレビ
ジョン受像機で再生可能な撮像出力をセンサから取り出
すようにしたものである。しかし、同実施例によれば電
子カメラモード（同文献中では「スチル撮像」）の場合
画像出力順序等においてそのままテレビジョン受像機で
再生が不可能な出力しか得られない欠点がある。すなわ
ちスチル撮像であってもムービー撮像と同じく、テレビ
ジョン受像機用信号と同様な信号を得ることにより信号
処理系を簡略化できることが望ましいが、同文献中の発
明ではそれが不可能な特殊な撮像出力となる欠点があ
る。

〔発明の目的〕

本発明は前述の欠点を除去するためになされたものであ
り、その目的はより高画質なモニタ情報を出力する撮像
装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記の目的を達成するために、本発明は、電子カメラモ
ードとビデオカメラモードとに分け、ビデオカメラモー
ド時には、光電変換部の同一画素をフィールド周波数分
の１毎、すなわちセンサの最小垂直走査期間（１フィー
ルド期間）毎に１度は走査することにより、フレーム残
像をなくした点に特徴がある。

上記光電変換部の同一画素をフイールド期間毎に１度は
走査する走査例としては、第１表に示すNo.1〜No.5の５
通りがある。電子カメラモード時はすべて従来と同じ飛
び越し走査である。

〔発明の実施例〕 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例のブロツク図である。

同図において、前記第２図と同一の符号は、同一または
同等部分をあらわしている。

71は制御回路,701は電子スイツチ,81は電子カメラモー
ド時に光電変換部１の駆動を行なう静止画時駆動回路,8
2はビデオカメラモード時に光電変換部１の駆動を行な
う動画時駆動回路,91は絞りやシヤツタ機構をもつレン
ズ,92は電子カメラのシヤツタスイツチ,31は前記第２図
における1H遅延線２や信号処理回路３などをすべて含ん
だ信号処理回路である。

この信号処理回路31は、この発明の属する分野の者であ
れば、光電変換部１の画素配列とその読み出し順序を知
ることにより容易に構成できるので、ここでは、その詳
細を省略する。

本発明の実施例は上記の構成であつて、以下その動作を
第４図に示す各部の信号波形図を用いて説明する。第４
図中、 （イ）は、シヤツタスイツチ92を押した場合に生ずるシ
ヤツタパルス、 （ロ）は、動画時駆動回路82と静止画時駆動回路81を切
替える切替パルス、 （ハ）は、レンズ91のシヤツタ動作を表わすシヤツタ動
作パルス、 （ニ）は、光電変換部１の読出し信号を不図示の円板等
の記録媒体に記録する記録パルスである。

通常、第３図の回路は、シヤツタスイツチ92が押される
前は、ビデオカメラモードによるモニタ動作を行なつて
いる。すなわち、動画時駆動回路82により、前述した表
の５通りの走査例のいずれか１つの走査例によつて、光
電変換部１の駆動を行ない、この光電変換部１より連続
的に撮像信号を抽出し、この撮像信号を信号処理回路31
により、ビデオ信号としてモニタ６に出力し、モニタ６
上に動画像を映し出すものである。

上記のビデオカメラモードの状態において、シヤツタス
イツチ92が押された場合、第４図のシヤツタパルス
（イ）を受けた制御回路71は、第４図の切替パルス
（ロ）を発生し、電子スイツチ701を静止画時駆動回路8
1に切替える。つまり、電子カメラモードとなる。

このとき、同時に第４図のシヤツタ動作パルス（ハ）に
より、ビデオカメラモードにおけるレンズ91の例えば自
動絞りなどの動作を中止し、シヤツタ機構を動作させて
シヤツタを閉じ、外光の光電変換部の受光部への照射を
中断させる。

その直後、静止画時駆動回路81は、光電変換部１に蓄積
されていた電荷を全て読出した後、読出しを停止し、レ
ンズ91による結像画の蓄積を行なう状態となる。

この状態となつた後、レンズ91のシヤツタ機構によりシ
ヤツタを開けて光電変換部１の受光部に露光する。シヤ
ツタを閉じて露光を終了した後、静止画時駆動回路81
は、光電変換部１を前述した飛越し走査して、前記の表
に示すように、奇フイールドでは2n−１（奇数列）の画
素列を、偶フイールド2n（偶数列）の画素列を読み出
し、通常のフレーム読出しを行なう。

また、同時に、第４図の記録パルス（ニ）により記録回
路４を動作させ、フレーム信号を記録ヘツド５を通じて
不図示の記録媒体に記録する。記録後、制御回路71は第
４図の切替パルス（ロ）を反転させ、電子スイツチ701
を動画時駆動回路82に切替えて、通常のビデオ信号を発
生させるビデオカメラモードとする。

以上の一連の動作は、すべて経時的に行なわれる。この
場合における詳しい信号処理の仕方や動作、例えばシヤ
ツタが閉じて、不図示の露出装置により、被写体照度に
応じて一定時間シヤツタを開けることや、同時に絞りの
制御を行なうこと、シヤツタスピードを優先で決めたり
することなどは通常のカメラの一連の動作と同じであ
り、また、光電変換部１の動作制御も、この発明の属す
る分野の者であれば容易に構成し得るので、説明を省略
した。

以下に、前記の表に示したビデオカメラモードにおける
５通りの走査例について説明する。

No.1の走査例では、2n-1（奇数）列の画素列を読み出
し、偶数列をすてることによりフレーム残像を防ぐ場合
である。

No.2の走査例では2n（偶数）列の画素を読み出し、奇数
列をすてることによりフレーム残像を防ぐ場合である。

このNo.1,No.2の２つの走査例では、１フイールド毎に
同一受光素子を読み出すため、光電変換部１の出力がフ
レーム読出し時の半分となつているので、信号処理回路
31でそれを補正する。

No.3の走査例では、隣接する画素列１と2,3と4,5と６…
の順に読み出し、No.4の走査例では隣接する画素列２と
3,4と5,6と７…の順に読み出す。つまり、No.3,No.4の
走査例は２画素列を同時に読み出し、１フイールド期間
にすべての画素を読む場合を示している。

この場合の信号処理は画素フイルタの種類や配置によつ
て変わつてくる。これを第１図の色フイルタ配置を例に
とり説明する。

まず、No.3の走査例で得られる画素情報出力は、前記の
表から明らかなように、No.1とNo.2の走査例で得られる
光電変換部１の画素情報出力を加算したものと同じで、
第１の走査では信号r,g,r,g,…が、第２の走査では信号
g,b,g,b…が出力され、同一順序で信号が出力される。

単に、２線同時読み出しなので、信号出力の大きさが２
倍（ただしフレーム読出し時と同じ）となつているだけ
であり、信号処理としては前の例と変らない。

No.4の場合、第１図の色フイルタ配置の２列と３列から
分るように２線同時読出し信号自体が信号r,g,bをもつ
ている。このため、この２列自体から輝度信号と色信号
を生成することができ、垂直方向の解像度の点からもこ
の信号自体で生成するのが望ましい。

第５図は前記No.4の走査例を実施する電子カメラの主要
部のブロツク図である。第５図において、前記第３図と
同一の符号は、同一または同等部分をあらわしている。
31aは電子カメラモード時の信号処理回路,31bはビデオ
カメラモード時の信号処理回路,702は上記信号処理回路
31aと同31bを切替える電子スイツチ,703は端子であり、
前記第３図のように記録回路４とモニタ６に接続されて
いる。

電子カメラモードでは、電子スイツチ701,702により駆
動回路81,信号処理回路31aが接続される。ビデオカメラ
モードでは逆に駆動回路82,信号処理回路31bが接続され
フイールド読み出しを行なう。

以上の読み出しでは、読み出される画素列が毎フイール
ド同じで、インタレース走査は行なつていないので、垂
直方向の解像度が低下している。

そこで前記の表のNo.5の走査例に示すような駆動を行な
い、擬似インタレース走査をすることによつて、ビデオ
カメラモードでも垂直方向の解像度の劣化を少なくする
ことができる。

ただし、この場合、２線同時読出し信号自体で輝度信号
と色信号を生成することが望ましく同時に電子カメラモ
ード時にも垂直方向の劣化をおさえるため１画素列の信
号のみで輝度信号と色信号を生成することが望まれる。
これは、本発明の本質が、ビデオカメラモードで使用す
る場合には光電変換部１の出力として第１表に示したよ
うに毎フィールド毎に走査されてリセットされた絵素の
信号のみを使用するところにある。すなわち、フィール
ド期間毎に１度はリセットされる信号を用いてフレーム
残像を除去した撮像画を得ることを目的とするので、２
線同時読出し方式のように１フィールド期間に全ての信
号をリセットする光電変換部１の駆動方法を実施する場
合、電子カメラモードでの信号生成と同様の生成方法を
実施しても本発明の目的とする動画に適した撮像画が得
られるが、さらに良好な撮像画を得る目的で上記のよう
な信号生成を行うことが望まれる。これは確かに電子カ
メラモードと同様に奇フィールドでは2n-1の行のライン
の偶フィールドでは2nの行のラインの信号を用いて信号
生成を行えば垂直方向の解像度を確保することができる
が、解像度が良好になり過ぎて動画に余り適しない画質
になることがあるためである。すなわちこの場合垂直方
向の開口率が約50パーセントとなっているので100パー
セントの場合に比べ垂直方向の解像度は増加しているが
両方向のモワレも増加しさらにこのモワレがインタレー
ス走査のためフリッカしてしまう。電子カメラモードで
はシャッタ撮像による静止画のためこの妨害は検知しに
くいのに対し、ビデオカメラモードでは撮像画が動くた
め動きにつれてこのモワレ自体が増減し、場合によって
は見苦しい画面となる。そこで撮像菅の信号生成と同じ
く約100パーセントの開口率をもつように上述のように
２線同時読出し信号自体で信号生成を行なうことにより
モワレの増加を防ぐことが望ましい。このような条件下
では、従来例で示したベイヤー配列は使用できず、他の
配列が必要となる。

以上の条件を満たす色フイルタ配置例を第６図に示す。
これにより、電子カメラモード時とビデオカメラモード
時のそれぞれの要求が満たされる。すなわち、同一列に
配置されているフイルタにより生ずる。

Ｗ（ホワイト）＝ｇ＋ｒ＋ｂ Cy（シアン）＝ｇ＋ｂ Ye（イエロー）＝ｇ＋ｒ の信号をマトリツクス操作することにより、輝度信号と
色信号が抽出できることによる。

これらの色フイルタ配置において、W,Cy,Yeは、ただ１
つにきまるものではなく、他にR,G,BやR,G,CyやG,R,G,B
…などで示されるように、１ラインで輝度信号と色信号
が取れるものであれば、どのような配置でも可能であ
る。

第７図は他の色フイルタ配置例を示すもので例えば奇数
列の各画素間に偶数列の画素を位置させたΔ配置におけ
る例を示す。この配置によれば、前記の各例に比べて、
さらに水平解像度を高くすることができる。

以上、単板式について述べたが、多板式でも同じような
駆動により、電子カメラモードとビデオカメラモードの
画質の改善を計ることができる。

第８図に２板式の実施例を示す。第８図において、92は
レンズ,10は分光系,1001はＧ信号用の光電変換部,1002
はR,B信号用の光電変換部,101はハーフミラーもしくは
ダイクロイツクフイルタである。前記101がＧ反射のダ
イクロイツクフイルタである場合は、明らかなように、
Ｇ信号用の光電変換部1001のＧの色フイルタは不要であ
る。

第９図（ａ），（ｂ）は第８図の実施例で用いる色フイ
ルタ配置例を示すが、輝度信号と色信号を２板から生成
すればよいことから、この色フイルタ配置はこれだけに
限らないことはいうまでもない。また、ハーフミラーで
光電変換部の一方から輝度信号他方から色信号を取つて
もよいことは明らかである。この２板式の画素列走査は
前記の表に示したどの走査例を用いてもよいが、特に、
No.5の走査例が最適である。

第10図は３板式の実施例を示す。第10図において、92は
レンズ,101は分光系であり、図示のようなR,G,Bの分解
系が望ましい。1001,1003,1004はそれぞれG,B,R信号用
の光電変換部であり、その各光電変換部の走査は前記の
表に示す走査例でよいことは明らかである。

上記２板式,3板式のいずれにおいても、プリズムによつ
て分光する例を示したが、リレーレンズ系でもよいこと
はいうまでもない。また色フイルタ配置も輝度信号およ
び色信号を生成するものであれば、どのような配置でも
可能である。

以上のことは本発明が、ビデオカメラモード時のフレー
ム残像を除くことを、フイールド期間毎に１度は同一画
素を走査することで実現したことからも明らかであり、
色フイルタ、分光系および光電変換部配置は、実施例だ
けに限定されるものではない。

また以上の説明において、シヤツタボタンを押せば自動
的にビデオカメラモードから電子カメラモードに変更さ
れてフレーム画記録が行なわれるとして説明したが、不
図示のスイツチなどの操作により電子カメラモードから
ビデオカメラモードに変換されてフイールド画記録が行
なわれるようにしてもよい。また、図には特に示さなか
つたが、ビデオカメラモードでは、例えば電子ビューフ
アインダなどにより、撮影アングルなどを決めればよい
が、ビデオカメラモードとして通常使用しない場合があ
るため、レンズにTTLなどの手段を付加しておいて、ビ
デオカメラモードのときは動作させず、電子カメラ単独
で使用してもよいものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によればフレー
ム画記録可能な撮像装置においてビデオカメラとして用
いる場合、フイールド期間毎に１度は同一画素を走査す
るようにしたから、フレーム残像がなくなり、モニタ上
に良好な画面が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラー撮像装置に用いられる色フイルタ
配置図、第２図は従来の電子カメラのブロツク図、第３
図は本発明の第１実施例を示すブロツク図、第４図は第
３図の実施例の動作を説明するための波形図、第５図は
本発明の第２実施例を示す要部のブロツク図、第６図お
よび第７図は本発明の実施に好適な色フイルタ配置図、
第８図は２板式の実施例を示す配置図第９図（ａ），
（ｂ）は第８図の装置に用いるのに好適な色フイルタ配
置図、第10図は３板式の実施例を示す配置図である。 １……光電変換部、２……1H遅延線 ３……信号処理回路、４……記録回路 ５……記録ヘツド、６……モニタ ７……制御回路、８……駆動回路 91……レンズ、92……シヤツタスイツチ 10……分光系、81……静止画時駆動回路 82……動画時駆動回路 31（31a,31b）……信号処理回路 1001,1002,1003,1004……光電変換部 701,702……電子スイツチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鮎沢 巌 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所家電研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−178480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−181369（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数本の画素行を有する光電変換部と、 前記光電変換部に到達する光の経路を遮断するシャッタ
   と、 シャッタスイッチと、 前記光電変換部に対して、第１のフィールドでは2N行
   を、第２のフィールドでは2N＋１行の信号を読み出すイ
   ンターレース走査を行って静止画用画像信号を抽出する
   第１の駆動回路と、 各フィールド期間毎に、前記光電変換部の動画用画像信
   号を生成するのに要する画素行の全てを一度だけ走査を
   行って動画用画像信号を抽出する第２の駆動回路と、 前記光電変換部から読み出された画像信号を処理する信
   号処理回路と、 前記第１の駆動回路による前記光電変換部の駆動と、前
   記第２の駆動回路による前記光電変換部の駆動とを切り
   換える切換回路と、 前記シャッタスイッチが押された場合には、前記切換回
   路を前記第１の駆動回路に切り換え、前記シャッタを動
   作させて所定時間の露光を行なうことにより、前記第１
   の駆動回路に前記静止画用画像信号を抽出させるととも
   に、前記シャッタスイッチが押されない場合には、前記
   切換回路を前記第２の駆動回路に切り換え、前記シャッ
   タを開放状態にすることにより、前記第２の駆動回路に
   前記動画用画像信号を抽出させる制御回路と、 を設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】前記信号処理回路は、前記静止画用画像信
   号を処理する第１の信号処理回路と、前記動画用画像信
   号を処理する第２の信号処理回路からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の撮像装置。