JPS5870686A - 撮像装置 - 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】 本発明は空間的に闇敗豹に配置された撮像デバイスを用
い、光学的フィルタとの組合せにて偽信号を少なくした
撮像装置に関する。

固体撮像デバイスは画素が離散的に配置されていること
が０８である。したかって、説明を浦率にするため、以
後一体撮像デバイスを中心に説明する。固体撮像デバイ
スの光ｔ＠に結像された被写体像に含まれる空間周波数
が固体撮像デバイスの′Ｗｉ素間關により決まるナイキ
スト周波数より高い空間周波数のときは折り返し歪によ
り偽信号が発生する。この偽信号は色フィルレターを固
体撮像デバイスの各画素に対応して組合せたカラー撮像
装置のときには、いわゆるカラー受像機でのり四スカラ
ーのような現象として現われ、こまかい絵格のときは実
際とは異なった色゛′こなることがある。

本発明の目的はこのような折り返し歪による偽信号の発
生を少なくシ、とくにカラー撮像装置での色偽信号の減
少を計った撮像装置を提供することにある。

本発明によれば離散的に光情報をサンプリングするとき
、そのプ（平走査方向のサンプリング間隔に対する空間
的なサンプリング幅の割合が一！−（ｎｎ −〇、１，２．・・・）に近い撮像デバイスと、この撮
像デバイスの光電変換面の前方向に複屈折特性を備えた
透明な異方性物質の平板をｎ＋１　（ｎ＝０．１，２．
・・・）枚装置し、ｎが１以上のときはこれらの平板の
それぞれの間に１波長位相板をはさんで配置し、これら
の平板から出射する常光線に対する異常光線の方向が前
記撮像デバイスの水平走査方向に一致させ、かつ前記ｎ
＋１　（ｎ＝ｏ。

１．２．−・・）枚の平板から出射する前記常光線に対
する前記異常光線の分離幅が前記撮像デバイスの水平走
査方向のサンプリング間隔に対して、そ１　１　１　　
　　１ れぞれＱ５　ｅ　ｒＩ　−？ｖ　”’＊に　（ｎ−＝０
．１，２．・−・）倍（（なるようにして、折り返し歪
による偽信号を少なくしたことを特徴とする撮像装置が
得られる。

離散的なサンプリングによって撮像装置を構成するとき
、前述の折り返し歪による偽信号を除去する例として＃
＃開昭５５−１０５２２１（光学的横型フィルタ）等で
提案されている。これらは色ストライブフィルタや色モ
ザイク状色ｙりを用いたカラー撮像装置に関するもので
、色フィルタの配列の態様と光学的フィルタとの関係を
規定する形で提案されている。そして被写体に含まれる
空間周波数成分が、高い周波数成分になるにつれて、少
なくなっていくことと、レンズのオフ（ＯＦＦ’）特性
を考１戦することによって、高周波数成分については、
とくに除去することを考えなくても不都合はないという
考え方に立っている。

しかしながら、屋外の晴天時において広角レンズを用い
た撮像の場合には空間周波数成分が１０００テレビ本程
度でもレンズは絞る方向で使用するため充分な変調度特
性を持っていて、さらに広角撮像であるため高い周波数
成分が多く含まれているため、高い周波数成分による折
り返し歪の偽信号は無視できない状態となる。

これに対して前記本発明は以上のような欠点をなくシ、
被写体に高い周波数成分が含まれていても、折り返し歪
による偽信号はほとんどなくすることができる。

以下図面にて詳細に説明する。

第１図は本発明のひとつの実施例を示す。被写体１はレ
ンズ２にて固体撮像デバイス４の光電面に結像される。

レンズ２と固体撮像デバイス４の間に複屈折特性を備え
た水晶板のような光学的フィルタ３を挿入されている。

このような構成にてなされた１体撮像装置、とくに同一
出願人による特願昭５４−１０３７１　のようなモザイ
ク状色フィルタを組合せた単板カラー固体操像装置に有
効である。すなわち、特願昭５４−１１１３７１　は緑
画素が市松模様状に配置され、残りの画素ｔよ同一行に
関しては赤画素のみあるいは青画素のみとし列方向には
同一フィールド内において行毎に赤壇素と青画素が交互
になるように配置されている。

このような配置して、３原色信号を分離すると、（・ろ
いろな色分離方式があるが、一般的には緑信号のサンプ
リング周波数は赤信号および青信号のすンプリング周波
数の２＠となっている。そして緑信号のサンプリング周
波数は固体撮像デバイスの水平方向の画素をすべてサン
プリングする周波数と一致している。緑信号のナイキス
ト周波数にて正規化した周波数にて考えたとき光学的フ
ィルタ３の正規化周波数特性は第３図に示したとおりの
ものに選ぶ。すなわち、減衰極が緑信号のナイキスト周
波数の奇数倍の周波数になるようになされている。この
ことは緑画素の水平方向の空間的なサンプリング間隔と
光学的フィルタ３の常光線に対する異常光線の分ｌＩｉ
幅が一致していることである。さらに、固体撮像デバイ
ス４の水平方向の開口率が１．０近傍となっている固体
撮像デノくイスを選ぶ。開口率１０の固体撮像デバイス
の変調度特性は第２図に示したとおりである。すなわち
、緑信号のナイキスト周波数の偶数倍の周波数のところ
で変調度０となる特性を有していることになる。

したがって、第１図の構成の固体撮像装置ではその空間
周波数に対する総合特性は緑信号のナイキスト周波数の
整数倍の周波数にで変調度特性が０となる。このように
光学的フィルタ３と固体撮像デバイス４の特性を選ぶと
、偽信号による画質の劣化を防ぐことができる。赤信号
および青信号はサンプリング周波数Ｆｉ録信号のナイキ
スト周波数に等しいので、被写体の空間周波数成分が緑
信号のナイキスト周波数およびその整数倍の周波数附近
にあると赤信号および青信号は低周波数領域に変換され
、偽信号となる。この現象は、いわゆるテレビ受ａｍで
観測されるり党スカラーの現象と非常によく似た現象と
なり、画質を大きくそこなう。これを防ぐためには緑信
号のナイキスト周波数の整数倍の空間周波数近傍の変調
度特性を〇にすればよい。以上は赤信号および青信号に
ついて考えていたが、緑信号についても、同様に偽信号
はナイキスト周波数より高い周波数に対して生ずるし、
ナイキスト周波数の偶数倍の周波数附近では低周波数領
域に変換されることになる。したがって緑信号のナイキ
スト周波数の整数倍の周波数のところで変調度特性を０
となっていれば、赤信号、緑信号、青信号とも偽信号が
低周波数領域に変換されることなく、画質劣化を大幅に
改善することができる。

固体撮像デバイス４の水平方向の開口率を１０近傍と表
現したが、この近傍とは、固体撮像デバイスの変調度特
性が０となる周波数が緑信号のナイキスト周波数の整数
倍に対して士クロミナンス信号の帯域１３ＭＨ２以内に
はいっている周波数であることを意味する。ただし、非
常に高い空間周波数成分はレンズ系で変調度特性が低下
しているから、あまり問題にする必要はない。テレビ本
換算で、空間周波数が１ｏｏｏテレビ本附近まで考慮し
ておけば、偽信号の影響は少ないと考えられる。したが
って、緑信号のナイキスト周波数の偶数倍の周波数が１
ｏｏｏテレビ本に近いとこロチ考えて、その周波数と固
体撮像デバイスの変調度特性が０となる周波数の差がク
ロミナンス周波数の帯域Ｌ　３　ＭＨｚ以内にあること
を、近傍と表現する。

例えば、緑信号のナイキスト周波数の偶数倍の周波数が
１４．３ＭＩム（テレビ本換算１１４０テレビ本）のと
ｖ　％　１−３　■ムずれることをゆるせば、約１０％
のずれとなっている。したがって、この場合は固体撮像
デバイスの水平方向の開口率は０．９程度となる。すな
わち、水平方向の関口率が１．０近傍というのは０．９
以上という意味である。

水平方向の開口率がＱ、９以上の固体撮像デバイスを実
現するのは簡単ではない。水平開口率が比較的小さい固
体撮像デバイスを用いた場合の他の実施例を第４図から
第７図までに示す。第４図は固体撮像デバイス８の水平
開口率が０．５近傍である場合の固体撮像装置の構成を
示す図である。被写体１、レンズ２、光学的フィルタ３
は第１図にて説明したのとまったく同じである。光学的
フィルタ６はその減衰極のもっとも低い周波数が光学的
フィルタ３の減衰極のうちもっとも低い周波数の２倍と
なっているように選ばれている。このことは固体撮像デ
バイスの水平方向の画素間隔の上の間隔と光学的フィル
タ６の常光線に対する異常光線の分離幅が一致している
ことである。すなわち、固体撮像デバイス８の変調度特
性は第５図に示したとおりで、変調度がＯとなるもっと
も低い周波数がナイキスト周波数（′″４倍のところに
ある特性を示している。光学的フィルタ３の周波数特性
は第６図のとおりで、ナイキスト周波数の奇数倍の周波
数で減衰極となる特性である。光学的フィルタ６の周波
数特性は第７図のとおりで、ナイ。

キス）周波数の４ｍ＋２（ｍ＝ｏ、１，２．・・・）倍
の周波数で減衰極となる特性である。第４図にて平板７
は光学的フィルタ３から出射される常光線と異常光線と
がほぼ等しい光量になるように押入されている。一般に
１波長位相板といわれているものである。

第４図のように構成することによって、光学的フィルタ
６と光学的フィルタ３と固体撮像デバイス８の総合特性
は、第１図の場合と同様に、ナイキスト周波数の整数倍
の周波数のところで変調度が０となり、各３原色信号の
低周波数領域へ変換されるレベルが大幅に減少され、偽
信号による画質劣化は改善される。この場合も開口率０
．５近傍というのは１．０の場合と同様に考えて、０．
５を中心として±１０％以内のことを表わしている。

本発明は以上の実施例に限定されることなく、この考え
方を拡張していくと、水平方向の開口率を用い、複屈折
特性を有する水晶板のような光学的フィルタをｎ＋１（
ｎ＝２．３．・・・）枚を組合せ、各光学的フィルタの
周波数特性として、それらのもっとも低い周波数の減衰
極がそれぞれナイキスト周波数の２°ｔ　２”　；　２
”　ｆ・−・、２ｎ倍になるように選ばれていれば、総
合の周波数特性はナイキスト周波数の整数倍の周波数の
ところで０となることは明らかである。ｎが大きい値の
ときは撮像デバイスの変調度特性が０となるもっとも低
い周波数がテレビ本換算で１０００テレビ本よりはるか
に大きくなり、撮像デバイスによる影響はほとんどなく
なり、光学的フィルタの総合特性のみで、実質的には決
定される。

以上撮像デバイスとして固体撮像デバイスについて詳し
く説明してきたが、もちろん限定されることなく１画素
配置が離散的な撮像デバイスであればすべて、この考え
方がｉ用できること（よ明らかである。例えば、走査用
の半尋体素子の前面に光電膜を配置した積層型の固体撮
像デバイスあるいは電子ビームで走査するが光電変換面
が離散的となる撮像管であってもよい。すなわち、光電
面の前面にガラスファイバーにて光ガイドされたものや
、電子増倍する細いガイ−１のあるマルチプレート−の
ようなものが前面に配置された撮像デバイスや色ストラ
イプフィルタな光’ｉｔ面の前面に取付けた単管カラー
カノラについても同様の考え方が成立する。これらのよ
うな場合には銘口率が１．０に近づけることが可能であ
り、光学的フィルタの牧量を減らすことができる。

また、実施例ではカラー撮像装置について説明したが本
発明は白黒撮像装置の折り返盃低減の方法としても有効
であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

＃ＩＪ第４図は本発明の実施例を示す光学系の構成図、
第２図、第５図はそれぞれ水平方向の開口率が１０．０
．５のときの変調度特性、第３図。 第６図、第７図は光学的フィルタの周波数脣性を示す。 図において、１は被写体、２はレンズ、３゜６は光学的
フィルタ、４，８状面体撮像デバイス、第　／　ｌ 第ｚｒＢ Ｏ／　　　　　　　２　　　　　８４　　　　　　Ｓ鱗
５　図 昭和４年２月７０日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　　　昭和５６年特　許　願第１６９１
４３号３、補正をする者 事件との関係　　　　　　　出　願　人東京都港区芝五
丁目３３番１号 （４２３）　　　日本電気株式会社 代表者　関本忠弘 ４、代理人 〒１０８　　東京都港区芝五丁目３７番８号　住友三田
ビル日本電気株式会社内 ５　補正の対象 明ａ４の発明の詳細な説明の掴 明細書の図面の簡単な説明の欄 図面 ６　補正の内容 （１）　　明細書第２頁第１８行目の「格」　とあるの
を「柄」と補正する。 （２）　　明細書ｄ７ｃ４負第１Ｏ行目の「オフ（ＯＦ
Ｆ）」とあるのをｌ”０ＴＦＪと補正する。 （３）　　明細書第２頁第１８行目から第１７行目まで
の「空間周波数成分・・・・・・で匣用するため」とめ
るの全「レンズは絞る方向で使用するため空間周波数成
分が１ｏｏｏテレビ本程変でも」と補正するっ （４）明細書第５頁第１９行目の「配置」と「して」の
間に「に」を挿入する。 （５）明細書第６頁第６行目の「周波数にて」とあるの
を　　　　　　　　　　　　「周波数で」と補正する。 （６）明細書第６頁第６行目の「はサンプリング周波数
ば」とあるのを「のサンプリング周波数は」と補正する
。 （γ）　明ａｌＦ第１１頁第２行目と第３行目の間に次
の文章を追加する。 近傍という場合の近傍という概念を虚像デバイスの変調
度がＯとなる周波数が空間的な標本化によって低周波数
域に変換されたとき、色差信号の帯域内（１，３ＭＨｚ
以下）に落ちこむ場合と考えて説明してきた。 次に近傍という概念を、空間的な標本化によって低周波
数域に変換される周波数成分を緑信号のナイキスト周波
数の各整数毎に積分値を計算し、緑ｔ１ｇ号のナイキス
ト周波数の近傍の積分値が緑信号のナイキスト周波数の
２以上の贅数倍の周波数近傍の積分値より必らず大きく
なるときの開口率の範囲であると定義してもよい。 第８図、第９図にその計算結果を示す。第８図は第１図
の実廊例で複屈折特性を有する４７Ｙ’ 平板Ｔ１枚の場合である。第３図の光学的フィルタと撮
像デバイスとの総合の変調度特性を求め、その特注から
低周ｅｔ数域に変換される色差信号帯域内の偽信号の振
幅平均値（低周波数域に変換された偽信号の色差信号帯
域・　で積分し、その積分値を色差信号帯域で割った（
直）を求める。このとき水平開口率を変え５倍の周波数
の近傍において求めグラフに描くと第８図のようになる
。第８図において自機１１は緑信号のナイキスト周波近
傍において発生する偽信号の平均振幅を表わし曲線１２
は緑信号のナイキスト周波数の２倍の周波数近傍におい
て発生する偽値′号のモ均振−を表わす。同嫌に曲線１
３＋１４＋１５に緑信号のナイキスト周波数のそｎそれ
３陪、４倍、５倍のＩｒ’ａ　ｖ数近傍において発生す
る偽？ｉＴ号の平均振幅を表わす。第８図において曲線
ｌｌ　が他の曲線１２．１３，１４．１５　より大きい
値を示す範囲、すなわら、水平開口率が０．８５より大
きい範囲１６が本発明で述べている水平開口４１．０第
９図に示したとおりである。第９図についても第３図の
複屈折特性を有する平板６，３と一！−阪長位相板７と
礒詠デバイス８との６を合変調度特性より偽信号の平均
振幅を求めた結果である。第９図において曲線２１は緑
信号のす・ｆキスト周波数近傍において発生する偽１ｄ
号の平均振＠金表わし、ｄ線２２．２３．２４．２５は
緑信号のナイキスト周ｌＲ武のそれぞｆｉｌｌ芭。 ３　＋ｆ　、　４倍、５倍の周波数近傍において発生す
る偽ｆｇ号の平均振幅を表わす。第９図において曲線２
１が他の凹線２２．２３．２４．２５より大きい値を示
す範囲、丁なわち、水平開口率が０．４１から０．６４
までの範囲２６が本発明で述べている水平開口率０．５
（＝−Ｔ）近傍と考えることができる。」 （８）明割書第１３頁第３行目の「周波数特注を」とあ
るのを「周ＶＬば特性、第８図は躬１図の実施例に対す
る偽信号の平均機幅を表わす図、山鳥９図は第４図の実
施例に対する偽信号の平均振幅を表わす図を」と補正す
る。 （９）　　別紙第８凶および第９図を追刀口する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 離散的に光情報をサンプリングするとき、その水平走査
   方向のサンプリング間隔に対する空間的に近い撮像デバ
   イスと、この撮像デバイスの光電変換面の前方向に複屈
   折特性を箇えた透明な異方性物質の平板をｎ＋１　（ｎ
   ＝０．ｒ、２．−）枚装置し、ｎが１以上のときはこれ
   らの平板のそれぞれの間に１波長位相板をはさんで配置
   し、これらの平板から出射する常光ｉＫ対する異常光線
   の方向が前記撮像デバイスの水平走査方向に一致さぜ、
   かつ前記ｎ＋１　（ｎ＝ｏ、１，２．・・・）枚の平板
   から出射する前記常光線に対する前記異常光線の分離幅
   が前記固体撮像デバイスの水平走査方１　　１　　　　
   　１ ？＋？ｒ・−・、に（ｎ＝０．１．２．−・・）倍にな
   るようにして、折り返し歪による偽信号を少なくしたこ
   とを特徴とする撮像装置。