JP2002171446A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JP2002171446A
JP2002171446A JP2000364442A JP2000364442A JP2002171446A JP 2002171446 A JP2002171446 A JP 2002171446A JP 2000364442 A JP2000364442 A JP 2000364442A JP 2000364442 A JP2000364442 A JP 2000364442A JP 2002171446 A JP2002171446 A JP 2002171446A
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imaging
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prism
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a video camera that can realize a pixel shift function able to enhance the resolution through a simple, highly reliable and compact configuration. SOLUTION: The image pickup device is provided with a rotatory prism means (plastic prism) 1d that has a refraction function that refracts an incident ray by a prescribed angle θ1 and emits the refracted ray and is configured turnably around an optical axis 1e. The rotatory prism means 1d is turned alternately in both directions by a prescribed angle while being synchronized with reading of a CCD 1b to shift an optical image on the CCD 1b in parallel with an image pickup plane thereby shifting pixels of the image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラや電
子スチル機能付ビデオカメラ、電子スチルカメラ等の撮
像装置に関し、特に撮像素子の解像度を向上させるため
の画素ずらし機能を有する撮像装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus such as a video camera, a video camera with an electronic still function, and an electronic still camera, and more particularly to an image pickup apparatus having a pixel shifting function for improving the resolution of an image pickup device. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビデオカメラ等の撮像装置において、撮
影画像の解像度を向上させる手法として画素ずらし(以
下、ピクセルシフト、イメージシフトともいう)と呼ば
れる手法が従来から用いられている。上記のピクセルシ
フト法の概要は、撮像素子の光電変換面(撮像面)に形
成されて撮像信号に変換される光学像の撮像素子に対す
る相対的な位置を微小量、撮像面に平行な方向に交互に
移動させてそれぞれの移動位置で撮影を行い、得られた
複数の撮影信号を合成して画素間の補完を行うことによ
って、撮像素子の画素数により制約された値よりも解像
度の向上した高画質画像を得るものである。以下、従来
技術に係る撮像装置におけるピクセルシフトを実現する
ための構成を具体的に説明する。
2. Description of the Related Art In an image pickup apparatus such as a video camera, a method called pixel shift (hereinafter, also referred to as pixel shift or image shift) is conventionally used as a method for improving the resolution of a captured image. The outline of the above-described pixel shift method is as follows. The relative position of the optical image formed on the photoelectric conversion surface (imaging surface) of the imaging device and converted into an imaging signal with respect to the imaging device is set to a small amount in a direction parallel to the imaging surface. By alternately moving and photographing at each moving position, by combining the obtained plural photographing signals and complementing the pixels, the resolution is improved more than the value restricted by the number of pixels of the image sensor. This is to obtain a high quality image. Hereinafter, a configuration for realizing the pixel shift in the imaging apparatus according to the related art will be specifically described.

【0003】図10は、公知資料である特開昭60−5
4576号公報に記載された、従来技術に係る固体撮像
カメラの主要部の構成図である。図10において、10
aは固体撮像素子であるCCD(Charge Cou
pled Device)、10bは平行平板状のガラ
ス板、10cはガラス板10bの両端に固定された可撓
性を有する薄い金属板、10dは金属板10cが固定さ
れ電圧の印加に応じて振動する圧電素子、10eは撮像
レンズ、10hは撮像レンズ10eの光軸である。
FIG. 10 shows a known document, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-5.
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a solid-state imaging camera according to the related art described in Japanese Patent No. 4576. In FIG. 10, 10
a is a CCD (Charge Cou) which is a solid-state imaging device.
Pled Device), 10b is a parallel flat glass plate, 10c is a thin flexible metal plate fixed to both ends of the glass plate 10b, 10d is a piezoelectric plate which has the metal plate 10c fixed and vibrates according to the application of a voltage. The element 10e is an imaging lens, and 10h is an optical axis of the imaging lens 10e.

【0004】図10の固体撮像カメラがピクセルシフト
を行う際の動作を説明する。まず、印加される電圧の正
負の向きに応じて伸びたり、或いは縮む性質を有する圧
電素子10dに対し、所定の周波数にて交番する交流電
圧を印加することにより、上記の周波数で伸び縮みを繰
り返す振動を行わせる。上記の圧電素子10dの振動は
金属板10cを介してガラス板10bへ伝わり、その結
果ガラス板10bは、図10中の10fで示した方向を
往復する回動運動を、上記した交流電圧の周波数に等し
い所定周波数で繰り返す。ガラス板10bはメカニカル
な回転軸を構成として有してはいないが、ガラス板10
bの重心に略一致する点10gを通り紙面に垂直な直線
を回転軸として、上記の往復回動運動は行われる。また
上記の回転軸は、光軸10hに対して垂直となってい
る。
The operation of the solid-state imaging camera shown in FIG. 10 when performing a pixel shift will be described. First, the alternating voltage is applied at a predetermined frequency to the piezoelectric element 10d having the property of expanding or contracting according to the positive or negative direction of the applied voltage, thereby repeating the expansion and contraction at the above frequency. Cause vibration. The vibration of the piezoelectric element 10d is transmitted to the glass plate 10b via the metal plate 10c. As a result, the glass plate 10b makes a rotational movement reciprocating in the direction indicated by 10f in FIG. Is repeated at a predetermined frequency equal to Although the glass plate 10b does not have a mechanical rotation axis as a component,
The reciprocating rotation described above is performed using a straight line passing through a point 10g substantially coincident with the center of gravity of b and perpendicular to the paper surface as a rotation axis. The rotation axis is perpendicular to the optical axis 10h.

【0005】ガラス板10bは平行な対向面を有する平
行平板状の光透過部材であるので、その一方の面に入射
する光線は、方向は変わらないものの平行にシフトした
位置から出射し、そのシフト量はガラス板10bに対す
る光線の入射角に応じて変化するものである。従って上
記の往復回動運動を行っているガラス板10bに対して
撮像レンズ10eから光束が入射したのち、CCD10
aの光電変換面で光学像を結んだとすると、その光学像
は上記の交流電圧の周波数で、光軸に垂直な方向へ交互
に往復移動を行うこととなる。尚、光学像の光軸に垂直
な方向への移動量を図10ではδで表している。
Since the glass plate 10b is a parallel plate-shaped light transmitting member having parallel opposing surfaces, light rays incident on one surface thereof are emitted from a position shifted in parallel, though the direction is not changed, and the light is shifted. The amount changes according to the incident angle of the light beam on the glass plate 10b. Therefore, after a light beam is incident from the imaging lens 10e on the glass plate 10b performing the reciprocating rotation, the CCD 10
Assuming that an optical image is formed on the photoelectric conversion surface a, the optical image alternately reciprocates in the direction perpendicular to the optical axis at the frequency of the AC voltage. Note that the amount of movement of the optical image in the direction perpendicular to the optical axis is represented by δ in FIG.

【0006】そこで、CCD10aの光電変換信号に基
く撮像信号の生成タイミングと、上記の交流電圧周波数
及び位相とを適宜設定することにより、フィールド間で
画像が上記のδだけ相互にずれた一連の撮像信号が生成
されるので、その一連の撮像信号を合成することによ
り、上記したピクセルシフト法に基く解像度の向上が実
現した高画質画像が得られる。
Therefore, by appropriately setting the generation timing of the imaging signal based on the photoelectric conversion signal of the CCD 10a and the AC voltage frequency and the phase, a series of imagings in which the images are mutually shifted by δ between the fields are performed. Since a signal is generated, a series of image pickup signals are synthesized to obtain a high-quality image with improved resolution based on the above-described pixel shift method.

【0007】ピクセルシフト法は、上記した特開昭60
−54576号公報に記載の技術以外にも様々な提案が
あり、例えば特開昭63−284980号公報、特開平
5−276452号公報、特開2000−244826
号公報においても開示がなされている。しかし、上記の
開示技術はいずれも、平板状の透明部材を光軸に垂直な
回転軸を中心として回動させることにより光学像が所定
量の往復運動を行う構成とした点で、先に図10に示し
た従来の固体撮像カメラと同様であった。
[0007] The pixel shift method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
There are various proposals other than the technology described in JP-A-54576, for example, JP-A-63-284980, JP-A-5-276452, and JP-A-2000-244826.
The disclosure is also made in Japanese Patent Publication No. However, any of the above disclosed technologies has a configuration in which the optical image performs a reciprocating motion of a predetermined amount by rotating the flat transparent member about a rotation axis perpendicular to the optical axis. This is the same as the conventional solid-state imaging camera shown in FIG.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記に説明した、従来
技術に係るピクセルシフト法により解像度の向上を図る
撮像装置は、解決すべき以下の問題点を有していた。 (1)平板状透明部材の回動スペースを設ける必要が有
り、構成が大型化する点。 図10を用いて説明したように、ピクセルシフト法によ
る光学像の移動を行うために、平板状の光透過部材(図
10 ガラス板10b)は光軸10hに垂直な直線を回
動軸として往復回動運動を行う必要があり、平板状の光
透過部材の光軸方向の前後に回動のためのスペースを確
保することが必要であった。家庭用のビデオカメラや電
子スチルカメラでは装置の小型化、軽量化が求められて
おり、撮像素子と撮像レンズとの間のスペースも極限さ
れているので、上記の往復回動運動のためのスペースを
確保することは困難であった。強いてそのスペースを確
保しようとすると、撮像レンズやカメラ全体の大型化が
避けられず、ビデオカメラ等の商品価値を大きく損なう
恐れがあった。 (2)構成がクリティカルである点。 図10図示の構成は、可撓性を有する金属板10cを挟
んで圧電素子10dによりガラス板10bが空中に吊り
下げられる吊り構造となっており、上記に説明した手順
によってガラス板10bが往復回動運動を正しく行うた
めには、運動に関与する要素である圧電素子10dの振
動数や振動振幅、金属板10cの弾性率、ガラス板10
bの質量等多くのパラメータを考慮した設計を行なわね
ばならず、設計が困難であり所望の動きを実現させるた
めに複雑な構成となるとともに、部品のバラツキや経時
的な変化によって上記した各パラメータが微小に変化す
ることにより、ガラス板10bが正しい往復回動運動を
行わなくなる恐れもあった。すなわち、従来技術では上
記のように構成がクリティカルであるので、性能や品質
が安定せず扱いが困難であるという問題を有していた。 (3)衝撃や振動が外部から加わると、画像に影響を与
える点。 同様に図10図示の如く、一定の慣性質量を有するガラ
ス板10bが可撓性を有する金属板10cで空中に吊ら
れているので、外部から振動や衝撃が加わると、それに
応じて板ガラス10bも所定位置から変異してしまい、
その結果CCD10a上の光学像の位置も変異して撮影
画面中の像が移動してしまう(「画とび現象」ともい
う)恐れがあった。上記の画とび現象を改善しようとし
て、図10図示の構成に対して改良を加え、回転軸10
gの位置にメカニカルな回動軸を新設したとしても本質
的な改善とはならなかった。すなわち新たな回動軸によ
りなるほどガラス板10bは3軸の自由度中の2軸が固
定されたものの、回動軸を中心とした回転方向には所定
の慣性質量が移動自由に構成されているので、外部から
加わる衝撃により容易にガラス板10bは正規位置から
回転してしまい、その結果、上記の画とび現象が尚も発
生する恐れが有った。
The above-described imaging apparatus which improves the resolution by the pixel shift method according to the prior art has the following problems to be solved. (1) It is necessary to provide a rotation space for the flat transparent member, and the configuration becomes large. As described with reference to FIG. 10, in order to move the optical image by the pixel shift method, the flat light transmitting member (the glass plate 10b in FIG. 10) reciprocates around a straight line perpendicular to the optical axis 10h as a rotation axis. It is necessary to perform a rotation motion, and it is necessary to secure a space for rotation before and after the plate-shaped light transmitting member in the optical axis direction. For home video cameras and electronic still cameras, the size and weight of the device are required to be reduced, and the space between the image pickup device and the image pickup lens is extremely limited. Was difficult to secure. If an attempt is made to secure that space, the size of the imaging lens and the entire camera is inevitably increased, and the commercial value of a video camera or the like may be greatly impaired. (2) The configuration is critical. The configuration shown in FIG. 10 has a suspension structure in which a glass plate 10b is suspended in the air by a piezoelectric element 10d with a flexible metal plate 10c interposed therebetween, and the glass plate 10b is reciprocated by the procedure described above. In order to correctly perform the dynamic motion, the frequency and vibration amplitude of the piezoelectric element 10d, the elastic modulus of the metal plate 10c, the glass plate 10
The design must take into account many parameters such as the mass of b, which is difficult to design and requires a complicated configuration to achieve the desired movement. Is slightly changed, the glass plate 10b may not perform a correct reciprocating rotation. That is, in the prior art, since the configuration is critical as described above, there is a problem that performance and quality are not stable and handling is difficult. (3) A point where an impact or vibration applied from outside affects the image. Similarly, as shown in FIG. 10, the glass plate 10b having a constant inertial mass is suspended in the air by the flexible metal plate 10c, so that when vibration or impact is applied from the outside, the glass plate 10b is accordingly Mutated from the predetermined position,
As a result, there is a possibility that the position of the optical image on the CCD 10a is also changed and the image on the photographing screen moves (also referred to as "image skipping phenomenon"). In an attempt to improve the above-described image skipping phenomenon, the configuration shown in FIG.
Even if a mechanical rotating shaft was newly installed at the position of g, there was no substantial improvement. That is, although the glass plate 10b is fixed to two axes among the three degrees of freedom as a new rotation axis is formed, a predetermined inertial mass is configured to be freely movable in the rotation direction about the rotation axis. Therefore, the glass plate 10b is easily rotated from the regular position by an external impact, and as a result, the above-described image skipping phenomenon may still occur.

【0009】そこで、本発明は、上記した問題点に鑑み
て成されたものであり、特に撮像素子の撮像面側に設け
られ、第1の時点で読み込んだ光学像に対して第1の時
点から所定時間経過後の第2の時点で読み込む光学像が
撮像面に平行に所定量移動するように光軸を回転中心と
して回動し、かつこの回動周期は撮像素子の読み込み周
期に同期しており、撮像レンズからの出射光を撮像素子
側へ屈折出射する屈折手段を設けることにより、解像度
向上のためのピクセルシフトを行う構成を小型で簡潔に
構成し、かつ高い信頼性を確保するとともに、外部から
衝撃が加わっても画像に影響を与えることが無い撮像装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and is particularly provided on an image pickup surface side of an image pickup device and is provided with a first time point for an optical image read at a first time point. The optical image to be read is rotated about the optical axis as a rotation center so that the optical image to be read is moved by a predetermined amount in parallel with the imaging surface at a second point in time after a predetermined time has elapsed, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the image sensor. By providing a refraction unit that refracts and emits the light emitted from the imaging lens to the imaging device side, a configuration that performs pixel shift for improving resolution is configured compactly and simply, and high reliability is ensured. It is another object of the present invention to provide an imaging device that does not affect an image even when an external impact is applied.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、下記する(1)〜(4)の構成を有
する撮像装置を提供する。 (1)画素ずらしの手法を用いて高画質(1280万画
素)の撮影動画像を得る撮像装置(ビデオカメラ、電子
スチル機能付ビデオカメラ、電子スチルカメラ)であっ
て、撮像レンズ1aと、前記撮像レンズ1aで撮像した
光学像を所定の周期で読み込んで撮像画像(画面A、画
面B)6a、6bを順次出力する撮像素子(CCD)1
bと、前記撮像素子1bの撮像面側に設けられ、第1の
時点で読み込んだ光学像に対して前記第1の時点から所
定時間経過後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像
面に平行に所定量(2.44μm)移動するように光軸
1eを回転中心として回動し、かつこの回動周期は前記
撮像素子1bの読み込み周期に同期しており、前記撮像
レンズ1aからの出射光を前記撮像素子1b側へ屈折出
射する屈折手段(プラスチックプリズム1d、プリズ
ム、複合プリズム7a、8a)と、前記撮像素子1bが
順次出力する撮影画像6a、6bを、前記撮像素子1b
の読み込み周期に同期して合成して高画質の前記撮影動
画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴とす
る撮像装置。 (2)画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影動画像を
得る撮像装置であって、撮像レンズ1aと、前記撮像レ
ンズ1aで撮像した光学像を所定の周期で読み込んで撮
像画像6a、6bを順次出力する撮像素子1bと、前記
撮像素子1bの撮像面側に設けられ、第1の時点で読み
込んだ光学像に対して前記第1の時点から所定時間経過
後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像面に平行に
所定量移動するように光軸1eを回転中心として回動
し、かつこの回動周期は前記撮像素子1bの読み込み周
期に同期しており、前記撮像レンズ1aからの出射光を
平行にシフトして前記撮像素子1b側へ出射するシフト
手段(プラスチック平行板)9aと、前記撮像素子1b
が順次出力する撮影画像6a、6bを、前記撮像素子1
bの読み込み周期に同期して合成して高画質の前記撮影
動画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴と
する撮像装置。 (3)画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影静止画像
を得る撮像装置であって、撮像レンズと、前記撮像レン
ズで撮像した光学像を所定のタイミングで順次読み込ん
で撮像画像を順次出力する撮像素子と、前記撮像素子の
撮像面側に設けられ、第1の時点で読み込んだ光学像に
対して前記第1の時点から所定時間経過後の第2の時点
で読み込む光学像が前記撮像面に平行に所定量移動する
ように光軸を回転中心として回動し、前記撮像レンズか
らの出射光を前記撮像素子側へ屈折出射する屈折手段
と、前記撮像素子が順次出力する撮影画像を合成して高
画質の前記撮影静止画像を生成する画像合成手段とを備
えたことを特徴とする撮像装置。 (4)画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影静止画像
を得る撮像装置であって、撮像レンズと、前記撮像レン
ズで撮像した光学像を所定のタイミングで順次読み込ん
で撮像画像を順次出力する撮像素子と、前記撮像素子の
撮像面側に設けられ、第1の時点で読み込んだ光学像に
対して前記第1の時点から所定時間経過後の第2の時点
で読み込む光学像が前記撮像面に平行に所定量移動する
ように光軸を回転中心として回動し、前記撮像レンズか
らの出射光を平行にシフトして前記撮像素子側へ出射す
るシフト手段と、前記撮像素子が順次出力する撮影画像
を合成して高画質の前記撮影静止画像を生成する画像合
成手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an imaging device having the following constitutions (1) to (4). (1) An image pickup apparatus (video camera, video camera with electronic still function, electronic still camera) that obtains a high-quality (12.8 million pixels) captured moving image by using a pixel shifting method, comprising: an image pickup lens 1a; An imaging device (CCD) 1 that reads an optical image captured by the imaging lens 1a at a predetermined cycle and sequentially outputs captured images (screens A and B) 6a and 6b.
b, and an optical image provided on the imaging surface side of the imaging device 1b and read at a second time after a predetermined time has elapsed from the first time with respect to the optical image read at the first time. Is rotated about the optical axis 1e as a rotation center so as to move by a predetermined amount (2.44 μm) in parallel with the optical axis, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the image sensor 1b. Refraction means (plastic prism 1d, prism, composite prisms 7a, 8a) for refracting and emitting the emitted light to the image pickup device 1b side, and photographed images 6a, 6b sequentially output by the image pickup device 1b are converted into the image pickup device 1b.
An image synthesizing means for synthesizing in synchronism with a read cycle of the image to generate the high-quality photographed moving image. (2) An imaging apparatus for obtaining a high-quality photographed moving image by using a pixel shifting method, wherein an imaging lens 1a and an optical image captured by the imaging lens 1a are read at a predetermined cycle to obtain captured images 6a and 6b. And an optical image which is provided on the imaging surface side of the image sensor 1b and sequentially reads the optical image at a second time after a lapse of a predetermined time from the first time. The optical image is rotated about the optical axis 1e as a rotation center so that the optical image moves by a predetermined amount in parallel with the imaging surface, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the imaging element 1b. Shift means (plastic parallel plate) 9a for shifting outgoing light of the image sensor in parallel and emitting the light toward the image sensor 1b;
The captured images 6a and 6b sequentially output by the
an image synthesizing means for synthesizing in synchronism with a reading cycle of b to generate the high-quality photographed moving image. (3) An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured still image by using a pixel shifting method, which sequentially reads an imaging lens and an optical image captured by the imaging lens at a predetermined timing and sequentially outputs the captured image. An image sensor, and an optical image provided on an imaging surface side of the image sensor and read at a second time after a predetermined time has elapsed from the first time with respect to the optical image read at the first time. A revolving unit that rotates about the optical axis as a rotation center so as to move a predetermined amount in parallel with the refraction unit and refracts and emits light emitted from the imaging lens to the imaging device side, and captures an image sequentially output by the imaging device. An image synthesizing unit for generating the photographed still image with high image quality. (4) An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured still image by using a pixel shifting method, sequentially reading an imaging lens and an optical image captured by the imaging lens at a predetermined timing, and sequentially outputting the captured image. An image sensor, and an optical image provided on an imaging surface side of the image sensor and read at a second time after a predetermined time has elapsed from the first time with respect to the optical image read at the first time. A shift means for rotating the optical axis about a rotation center so as to move a predetermined amount in parallel with the optical axis, shifting the light emitted from the imaging lens in parallel and emitting the light toward the image sensor, and sequentially outputting the image sensor. An image pickup apparatus, comprising: image synthesizing means for synthesizing a photographed image to generate the high-quality photographed still image.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の好ま
しい実施例につき、図1〜図9を用いて説明を行なう。
図1は本発明の実施の形態である第1の実施例のビデオ
カメラの光学系を中心とした構成図、図2は図1のビデ
オカメラが備えるプラスチックプリズムの斜視図、図3
は図2のプラスチックプリズムにおける光線図、図4は
図2のプラスチックプリズムの屈折及び回転による光学
像の移動を説明する平面図、図5は図4をさらにベクト
ルを用いて説明する平面図、図6は図1のビデオカメラ
がピクセルシフトにより行う画像合成を説明する模式
図、図7は本発明の実施形態に係る第2の実施例のビデ
オカメラが用いる複合プリズムの模式図、図8は本発明
の実施形態の第3の実施例のビデオカメラが用いる複合
プリズムの模式図、図9は本発明の実施の形態の第4の
実施例であるビデオカメラの光学系を中心とした構成図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram mainly showing an optical system of a video camera according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a plastic prism provided in the video camera of FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a ray diagram of the plastic prism in FIG. 2, FIG. 4 is a plan view illustrating movement of an optical image by refraction and rotation of the plastic prism in FIG. 2, and FIG. 5 is a plan view illustrating FIG. 4 further using vectors. 6 is a schematic diagram for explaining image synthesis performed by the video camera of FIG. 1 by pixel shift, FIG. 7 is a schematic diagram of a composite prism used by the video camera of the second example according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 is a schematic view of a composite prism used by a video camera of a third example of the embodiment of the present invention. FIG. 9 is a configuration diagram centering on an optical system of the video camera of the fourth example of the embodiment of the present invention. is there.

【0012】最初に、第1の実施例の説明を行う。本実
施例のビデオカメラは、下記する本実施例に特徴的な構
成を用いた画素ずらし(ピクセルシフト)を行うことに
より、高画質の撮影動画像を生成する動作、及び高画質
の撮影静止画像を生成する動作をそれぞれ実行するもの
である。以下の記載においては、特に高画質の撮影動画
像生成を中心として説明を展開し、高画質の撮影静止画
像生成について相違がある部分を適宜補うこととする。
First, the first embodiment will be described. The video camera according to the present embodiment performs an operation of generating a high-quality captured moving image by performing pixel shift (pixel shift) using a configuration characteristic of the following embodiment, and a high-quality captured still image. Are respectively performed. In the following description, description will be made focusing on generation of a high-quality photographed moving image, and a difference in generation of a high-quality photographed still image will be appropriately supplemented.

【0013】本実施例のビデオカメラの光学系を中心と
した構成図である図1において、ビデオカメラは、被写
体1cを撮影する撮像レンズ1a、光電変換により撮像
信号を出力するCCD1bを備えることは従来と同様で
ある。
In FIG. 1, which is a block diagram mainly showing the optical system of the video camera of this embodiment, the video camera is provided with an imaging lens 1a for photographing a subject 1c and a CCD 1b for outputting an imaging signal by photoelectric conversion. It is the same as the conventional one.

【0014】更に本実施例のビデオカメラに特徴的な構
成として、光軸1eに対して垂直な面と、その面に対し
て微小角度の傾きを持って対抗する面とを有するプラス
チックプリズム1dと、プラスチックプリズム1dをそ
の内部に固定して保持するプリズム固定枠1fと、プリ
ズム固定枠1fをその内部に回転自在に保持するプリズ
ム枠回転ガイド1gと、プリズム枠回転ガイド1gが内
部に保持するプリズム固定枠1fと一体となったプラス
チックプリズム1dを光軸1eを回転軸として回転させ
るプリズム回転駆動装置1hと、プリズム回転駆動装置
1hの回転駆動動作を制御する制御マイコン1iとを備
えている。
Further, as a characteristic feature of the video camera of this embodiment, a plastic prism 1d having a surface perpendicular to the optical axis 1e and a surface facing the surface with a small angle of inclination with respect to the surface is provided. A prism fixing frame 1f for fixing and holding the plastic prism 1d therein, a prism frame rotation guide 1g for rotatably holding the prism fixing frame 1f therein, and a prism holding the prism frame rotation guide 1g therein. A prism rotation driving device 1h for rotating the plastic prism 1d integrated with the fixed frame 1f about the optical axis 1e as a rotation axis, and a control microcomputer 1i for controlling the rotation driving operation of the prism rotation driving device 1h are provided.

【0015】尚、図1図示のプラスチックプリズム1d
は、実際の構成では上記の傾き角は微小角度であるが、
説明の主旨を明確にするために図1では傾き角を強調し
て描いてある。これは本願の他の図面にても同様であ
る。また図1におけるレンズ1aはひとつのブロックと
して模式的に描いてあるが、実際には複数枚のレンズよ
りなるレンズ群として構成されている。さらに上記した
プラスチックプリズム1dは、図1ではレンズ1aとC
CD1bとの間に配置されているが、それとは異なる構
成としてレンズ1aに含まれる複数枚のレンズのいずれ
かの間に配置するように構成してもよい。
Incidentally, the plastic prism 1d shown in FIG.
In the actual configuration, the above inclination angle is a small angle,
In FIG. 1, the inclination angle is emphasized for clarity of the description. This applies to other drawings of the present application. Although the lens 1a in FIG. 1 is schematically illustrated as one block, it is actually configured as a lens group including a plurality of lenses. Further, the plastic prism 1d described above is different from the lens 1a in FIG.
Although arranged between the CD 1b and the CD 1b, a different configuration may be adopted so as to be arranged between any of a plurality of lenses included in the lens 1a.

【0016】上記したプラスチックプリズム1dは、図
2の斜視図にも示すとおり、光軸1eに対して垂直な平
面である第1の面1d1と、第1の面1d1に対して微
小な角度の傾きを有して対向する平面である第2の面1
d2とを形成した、光透過性を有するプラスチック材料
よりなるプリズム手段である。
As shown in the perspective view of FIG. 2, the plastic prism 1d has a first surface 1d1, which is a plane perpendicular to the optical axis 1e, and a small angle with respect to the first surface 1d1. Second surface 1 which is a flat surface facing with inclination
d2, a prism means made of a plastic material having optical transparency.

【0017】また図3は、上記のプラスチックプリズム
1dを、第2の面1d2の法線1d3、及び法線1d3
と第2の面との交点を通りかつ光軸1eに平行な直線1
d4を含む平面で切断した図である。図3を用いてプラ
スチックプリズム1dが行う光線の屈折作用を説明す
る。図3において、図示左より右へ上記した光軸1eに
平行な直線1d4上を進行する光線は、プラスチックプ
リズム1dの第1の面1d1に入射した後、その屈折作
用により所定の角度屈折した方向へ第2の面1d2から
出射する。
FIG. 3 shows that the plastic prism 1d is divided into a normal 1d3 and a normal 1d3 of the second surface 1d2.
A straight line 1 passing through the intersection of the first surface and the second surface and parallel to the optical axis 1e
It is the figure cut | disconnected by the plane containing d4. The refraction of light rays performed by the plastic prism 1d will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a light beam traveling on a straight line 1d4 parallel to the optical axis 1e from the left to the right in the drawing enters the first surface 1d1 of the plastic prism 1d, and is refracted at a predetermined angle by its refraction. From the second surface 1d2.

【0018】入射光線と出射光線とのなす角度である上
記の屈折角度をθ1、第2の面1d2の法線1d3が上
記した光軸1eに平行な直線1d4となす角(以下、プ
リズム角)をi、プラスチックプリズム1dを構成する
光透過性材質の屈折率をNとすると、iが十分に小さい
ときに次式が成立する。 θ1=(N−1)i(式1)
The above-mentioned refraction angle, which is the angle between the incident light beam and the outgoing light beam, is θ 1 , and the angle (hereinafter, prism angle) between the normal 1d3 of the second surface 1d2 and the straight line 1d4 parallel to the optical axis 1e described above. ) Is i, and the refractive index of the light transmissive material constituting the plastic prism 1d is N, and when i is sufficiently small, the following equation is satisfied. θ 1 = (N−1) i (Equation 1)

【0019】次に、プラスチックプリズム1dの回転に
伴う光学像のシフト作用について説明する。図4は、光
軸1eに垂直な平面上で見た、光学像のシフト作用の説
明するための模式図であって、プラスチックプリズム1
dは光軸1eを中心として回転運動を行うものとする。
更に、上記したプラスチックプリズム1dの第2の面1
d2の傾斜方向、すなわち上記した第2の面1d2の法
線1d3が傾く方向を「プリズム方向」と呼び、ある回
転位置でのプリズム方向をA、そこから更に所定角度回
転した状態でのプリズム方向をB、AとBとを2等分す
る方向を回転中心方向と呼んで図4に図示している。
Next, the operation of shifting the optical image due to the rotation of the plastic prism 1d will be described. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a shift operation of an optical image as viewed on a plane perpendicular to the optical axis 1e.
d performs a rotational movement about the optical axis 1e.
Further, the second surface 1 of the plastic prism 1d described above.
The inclination direction of d2, that is, the direction in which the normal line 1d3 of the second surface 1d2 is inclined is referred to as "prism direction". The prism direction at a certain rotational position is A, and the prism direction at a further rotation by a predetermined angle therefrom. B, and the direction in which A and B are bisected is referred to as the rotation center direction and is shown in FIG.

【0020】プラスチックプリズム1dが、図4図示の
プリズム方向Aの状態から、プリズム方向Bの状態へ回
転することによりシフトする(移動する)光学像のシフ
ト方向は、上記の回転中心方向に対し、垂直な方向とな
ることは幾何学的に自明である。
The shift direction of the optical image that shifts (moves) by rotating the plastic prism 1d from the state of the prism direction A shown in FIG. 4 to the state of the prism direction B with respect to the rotation center direction described above. The vertical orientation is geometrically obvious.

【0021】また上記の光学像のシフト量は、以下のよ
うにベクトル計算により求まる量である。すなわち図4
と同様に光軸1eに垂直な平面上で見た平面図である図
5において、プリズム方向Aの状態において先に図3に
より説明した屈折作用により光学像が移動する移動ベク
トルをvector1、プリズム方向Bの状態において同様
に屈折作用により光学像が移動する移動ベクトルを
vector2とすると、図4を用いて説明したプラスチッ
クプリズム1dの回転に伴う光学像の移動ベクトルvect
orSは、vector S=vector2vector1(式2) で与えられる。尚、添え字「vector」はベクトル量であ
ることを表わしている。上記の(式2)で求められた移
動ベクトルvectorSの大きさである│vectorS│を計算
で求めれば、プラスチックプリズム1dの回転に伴う光
学像のシフト量が求まる。また移動ベクトルvectorSの
方向は、上記したように回転中心方向に直交することは
言うまでも無い。
The shift amount of the optical image is an amount obtained by vector calculation as follows. That is, FIG.
And 5 is a plan view on a plane perpendicular to the optical axis 1e similarly, vector S 1 the movement vector optical image is moved by the refracting action described with reference to FIG 3 above in the state of the prism direction A, Similarly, in the state of the prism direction B, the movement vector by which the optical image moves
Assuming that vector S 2 , the movement vector vect of the optical image accompanying the rotation of the plastic prism 1 d described with reference to FIG.
or S is given by vector S = vector S 2 −vector S 1 (Equation 2). Note that the subscript " vector " indicates a vector quantity. By obtaining the magnitude of │ vector S│ motion vector vector S obtained in the above (Formula 2) by calculating the shift amount of the optical image caused by the rotation of the plastic prism 1d is obtained. Needless to say, the direction of the movement vector vector S is orthogonal to the rotation center direction as described above.

【0022】上記に説明したプラスチックプリズム1d
の屈折及び回転による光学像のシフト作用を利用して、
本実施例のビデオカメラが行うピクセルシフト動作を説
明する。ピクセルシフトを行うに際しては、まずビデオ
カメラのピクセルシフトモードを選択する操作を行う。
次にプラスチックプリズム1dを光軸1eを回転軸とし
て回転させ、プリズム方向Aとプリズム方向Bとが交互
に実現するように、制御マイコン1iはプリズム回転駆
動装置1hの制御を行う。
The plastic prism 1d described above
Utilizing the shift action of the optical image due to refraction and rotation of
A pixel shift operation performed by the video camera according to the present embodiment will be described. In performing the pixel shift, first, an operation of selecting a pixel shift mode of the video camera is performed.
Next, the control microcomputer 1i controls the prism rotation driving device 1h so that the plastic prism 1d is rotated with the optical axis 1e as a rotation axis, and the prism directions A and B are alternately realized.

【0023】プラスチックプリズム1dを回転させるに
際しては、プリズム方向Aとプリズム方向Bとの間を往
復するように回転方向が逆転を繰り返す、往復回動運動
を行うよう構成してもよいし、或いはプラスチックプリ
ズム1dを一定方向に一定の速度で回転させて、プリズ
ム方向A及びプリズム方向Bの状態が所定の周期で交互
に表れる様構成してもよい。いずれの場合でも、プリズ
ム方向Aの状態とプリズム方向Bの状態とは、CCD1
bの読み出しタイミングに同期させて表れるよう、制御
マイコン1iがプリズム回転駆動装置1hを制御する。
When the plastic prism 1d is rotated, the plastic prism 1d may be configured to perform a reciprocating rotation motion in which the rotation direction repeats reversing so as to reciprocate between the prism direction A and the prism direction B, or the plastic prism 1d may be rotated. The prism 1d may be rotated at a constant speed in a constant direction so that the states in the prism directions A and B alternately appear in a predetermined cycle. In any case, the state in the prism direction A and the state in the prism direction B
The control microcomputer 1i controls the prism rotation driving device 1h so as to appear in synchronization with the read timing of b.

【0024】上記の回転駆動がなされている状態で、プ
リズム方向Aのときに第1の画像取りこみを行い(撮影
Aとする)、プリズム方向Bのときに第2の画像取り込
みを行い(撮影Bとする)、これを交互に繰り返すこと
により、互いに画像が所定量シフトした画像(撮影画像
A、撮影画像Bとする)が交互に表れる一連の画像が得
られる。
In the state where the above-mentioned rotational driving is performed, the first image is taken in the direction of the prism A (referred to as photographing A), and the second image is taken in the direction of the prism B (photographing B). By repeating this alternately, a series of images in which images (images A and B) in which the images are shifted by a predetermined amount from each other alternately are obtained.

【0025】得られた一連の画像における隣接する撮影
画像Aと撮影画像Bとをそれぞれ合成して新たな高解像
度の合成画像を生成し、一連の合成画像を得ることによ
り高解像度を有する一連の画像である動画像が得られ
る。
A new high-resolution composite image is generated by synthesizing adjacent captured images A and B in the obtained series of images, and a series of high-resolution composite images is obtained. A moving image as an image is obtained.

【0026】ところで、上記に説明したプラスチックプ
リズム1dの屈折及び回転による光学像のシフト作用を
利用して本実施例のビデオカメラが行うピクセルシフト
動作の他の方法である、高画質の撮影静止画像を生成す
る方法を説明する。
By the way, a high quality photographed still image, which is another method of the pixel shift operation performed by the video camera of this embodiment using the above-described shift operation of the optical image due to the refraction and rotation of the plastic prism 1d. A method for generating the will be described.

【0027】ピクセルシフトを行うに際しては、まずビ
デオカメラのピクセルシフトモードを選択する操作を行
う。次にプラスチックプリズム1dを光軸1eを回転軸
として回転させ、プリズム方向Aとプリズム方向Bとが
それぞれ実現するように、制御マイコン1iはプリズム
回転駆動装置1hの制御を行う。
When performing a pixel shift, first, an operation of selecting a pixel shift mode of the video camera is performed. Next, the control microcomputer 1i controls the prism rotation driving device 1h so that the plastic prism 1d is rotated about the optical axis 1e as the rotation axis, and the prism direction A and the prism direction B are realized.

【0028】プリズム方向Aの状態とプリズム方向Bの
状態とは、CCD1bの読み出しタイミングに同期させ
て現れるよう、制御マイコン1iがプリズム回転駆動装
置1hを制御する。
The control microcomputer 1i controls the prism rotation driving device 1h so that the state in the prism direction A and the state in the prism direction B appear in synchronization with the readout timing of the CCD 1b.

【0029】プリズム方向Aのときに第1の画像取りこ
みを行い(撮影Aとする)、プリズム方向Bのときに第
2の画像取り込みを行い(撮影Bとする)、互いに画像
が所定量シフトした画像(撮影画像A、撮影画像Bとす
る)が得られる。
In the prism direction A, the first image is taken (referred to as photographing A), and in the prism direction B, the second image is taken (referred to as photographing B). Images (captured images A and B) are obtained.

【0030】得られた撮影画像Aと撮影画像Bとを合成
して新たな高解像度の合成画像である撮影静止画像が得
られる。
By combining the obtained photographed image A and photographed image B, a photographed still image which is a new high-resolution composite image is obtained.

【0031】再び、撮影動画像を得る方法に戻って説明
を続ける。高画質の撮影動画像を生成するための画像の
合成は、公知の技術である、従来のピクセルシフト法に
用いられた方法、構成により実現できる。
The description will be continued by returning to the method for obtaining the photographed moving image again. Image synthesis for generating a high-quality captured moving image can be realized by a method and configuration used in a conventional pixel shift method, which is a known technique.

【0032】図6は画像合成方法の一例を示すものであ
り、それぞれが画素ピッチ3.45μm、画素数320
万画素である撮影画像A(画面A)6a及び撮影画像B
(画面B)6bを上記したピクセルシフト法に基いて取
りこむ。このときプラスチックプリズム1dの回転によ
る光学像のシフト量は2.44μm、シフト方向は画面
対角方向となるように構成してある。得られた画面A
(6a)と画面B(6b)とを連結して1280万画素
のファイルサイズを有する中間画像6cが得られる。
FIG. 6 shows an example of an image synthesizing method, in which the pixel pitch is 3.45 μm and the number of pixels is 320.
A captured image A (screen A) 6a and a captured image B each having 10,000 pixels
(Screen B) 6b is captured based on the above-described pixel shift method. At this time, the shift amount of the optical image due to the rotation of the plastic prism 1d is 2.44 μm, and the shift direction is the diagonal direction of the screen. Screen A obtained
By linking (6a) and screen B (6b), an intermediate image 6c having a file size of 12.8 million pixels is obtained.

【0033】さらに中間画像6cにおいて隣接する画面
Aの画素同士、及び画面Bの画素同士から補完法により
新たな画素データ(C)を生成することにより、128
0万画素からなる最終的な合成画像6dが得られるもの
である。
Further, new pixel data (C) is generated from the adjacent pixels of the screen A and the pixels of the screen B in the intermediate image 6c by the complementation method to obtain 128 pixels.
A final composite image 6d consisting of 100,000 pixels is obtained.

【0034】上記した本実施例のビデオカメラが用いる
プラスチックプリズム1dの、具体的な構成例を示す。
図6を用いて説明した、光学像を2.44μmシフトさ
せるに必要なプラスチックプリズム1dは、例えば以下
の構成を有する。 プリズム角i:0.098度 プリズムの屈折率N:1.49 プリズムと、CCDの光電変換面との光学的距離:8.
4mm 光学像をシフトさせるに要するプリズムの回転角:20
A specific configuration example of the plastic prism 1d used in the video camera of the present embodiment described above is shown.
The plastic prism 1d required to shift the optical image by 2.44 μm described with reference to FIG. 6 has, for example, the following configuration. Prism angle i: 0.098 degrees Refractive index N of the prism: 1.49 Optical distance between the prism and the photoelectric conversion surface of the CCD: 8.
4 mm Rotation angle of prism required to shift optical image: 20
Every time

【0035】上記に説明した本実施例のビデオカメラに
よれば、プラスチックプリズム1dを光軸1eを中心と
して回転させることにより光学像を撮像面に平行に移動
させるピクセルシフトを実現する構成としたので、僅少
な空間内にピクセルシフトのための構成を配設すること
が出来、従来技術の構成のようにガラス板の往復回動運
動を逃げるための逃げ空間を設ける必要が無く、ビデオ
カメラの小型化を実現できる。
According to the video camera of the present embodiment described above, since the plastic prism 1d is rotated about the optical axis 1e, the pixel shift for moving the optical image in parallel to the imaging surface is realized. The configuration for pixel shift can be arranged in a small space, and there is no need to provide an escape space for reversing the reciprocating rotation of the glass plate unlike the configuration of the related art, and the video camera is small. Can be realized.

【0036】更に本実施例のビデオカメラによれば、ピ
クセルシフトを行うための主要な構成であるプラスチッ
クプリズム1dが光軸1eを中心に回転運動(一定方向
への回転運動、または所定範囲内の回動運動)を行う構
成としたので、構成が簡潔であり従来技術の吊り構造の
ようにクリティカルではなく、設計が容易であり信頼性
が高いビデオカメラを実現できる。
Further, according to the video camera of the present embodiment, the plastic prism 1d, which is a main component for performing pixel shift, rotates around the optical axis 1e (rotational movement in a certain direction, or rotation within a predetermined range). (Rotational motion), it is possible to realize a video camera which has a simple configuration, is not critical unlike the conventional suspension structure, is easy to design, and has high reliability.

【0037】更に本実施例のビデオカメラによれば、同
様にプラスチックプリズム1dを光軸1eを中心として
回転自在に構成したので、回転軸となる光軸1eの周り
の回転に伴う質量の配置の変化が僅かであるので、外部
から衝撃等が加わることによるプラスチックプリズム1
dの変位がごく僅かであり、衝撃による画とび現象が防
止できる。
Further, according to the video camera of the present embodiment, the plastic prism 1d is similarly configured to be rotatable about the optical axis 1e. Since the change is small, the plastic prism 1 due to external impact or the like is applied.
The displacement of d is very small, and the image skipping phenomenon due to the impact can be prevented.

【0038】次に、第2の実施例の説明を行う。本実施
例のビデオカメラは、上記の第1の実施例に対し、プラ
スチックプリズム1dの構成が異なる。すなわち図7に
図示する如く、第1の実施例のプラスチックプリズム1
dが1枚のプリズムからなるのに対し、本実施例は、第
1プリズム7a1と第2プリズム7a2とを貼付け面で
貼付け固定した複合プリズム7aを備える構成としてい
る。
Next, a second embodiment will be described. The video camera of this embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the plastic prism 1d. That is, as shown in FIG. 7, the plastic prism 1 of the first embodiment
In contrast to d consisting of a single prism, the present embodiment has a configuration including a composite prism 7a in which a first prism 7a1 and a second prism 7a2 are adhered and fixed on an attaching surface.

【0039】第1実施例におけるプラスチックプリズム
1dは1枚構成であるので、先に説明した数値例である
例えば0.098度という微小角度でプリズム角(傾斜
角)を実現しなければならず生産に際して厳密な管理が
要求されるが、本実施例は複合プリズム7aで構成した
ので、各構成プリズムの傾斜角や屈折率を適宜選択する
ことによって、より生産が容易となるようにより大きな
プリズム角や、より大きな許容公差範囲を有する構成を
実現することが可能となる。
Since the plastic prism 1d in the first embodiment has a single structure, the prism angle (inclination angle) must be realized at a small angle of, for example, 0.098 degrees, which is the numerical example described above. In this case, strict control is required. However, since the present embodiment is configured by the composite prism 7a, by appropriately selecting the inclination angle and the refractive index of each of the constituent prisms, a larger prism angle and a larger prism angle are provided so as to facilitate production. , It is possible to realize a configuration having a larger allowable tolerance range.

【0040】次に、第3の実施例の説明を行う。本実施
例のビデオカメラは、図8に示すように、第1の実施例
が用いた1枚構成のプラスチックプリズム1dに代えて
複合プリズム8aを用いている。しかし本実施例の複合
プリズム8aは第2の実施例の複合プリズム7aとは異
なり、複合プリズム8aを構成する第1プリズム8a1
と第2プリズム8a2とは、互いに光軸方向に点対称な
形状を備え、かつ第1プリズム8a1のみがCCDの読
み出しに同期して回転し、第2プリズム8a2は固定的
に配設されている。
Next, a third embodiment will be described. As shown in FIG. 8, the video camera of this embodiment uses a composite prism 8a instead of the single-piece plastic prism 1d used in the first embodiment. However, the composite prism 8a of the present embodiment is different from the composite prism 7a of the second embodiment, and the first prism 8a1 constituting the composite prism 8a.
And the second prism 8a2 have a point-symmetrical shape in the optical axis direction, and only the first prism 8a1 rotates in synchronization with the reading of the CCD, and the second prism 8a2 is fixedly disposed. .

【0041】上記の構成としたので、第1プリズム8a
1及び第2プリズム8a2を通過する光線は屈折時に生
じる色収差が互いに打消し合い、その結果として色収差
が少ない光学像が得られる。従って本実施例の複合プリ
ズム8aは、色収差を考慮してプリズム角を微小角に設
定した第1実施例のプラスチックプリズム1dよりもプ
リズム角を大きく構成することが出来る。この結果、複
合プリズム8aは生産がより容易であり、また回転角を
小さく出来るので高速回転やビデオカメラの小型化を実
現することが可能となる。
With the above configuration, the first prism 8a
Light rays passing through the first and second prisms 8a2 cancel each other out of chromatic aberration generated at the time of refraction, and as a result, an optical image with little chromatic aberration is obtained. Therefore, the composite prism 8a of the present embodiment can have a larger prism angle than the plastic prism 1d of the first embodiment in which the prism angle is set to a small angle in consideration of chromatic aberration. As a result, the production of the composite prism 8a is easier, and the rotation angle can be reduced, so that high-speed rotation and downsizing of the video camera can be realized.

【0042】次に、第4の実施例を図9を用いて説明す
る。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.

【0043】本実施例のビデオカメラは、レンズ1a、
CCD1b、プリズム回転駆動装置1h、制御マイコン
1iを備えることは先に図1を用いて説明した第1の実
施例と同様であるが、第1の実施例が用いたプラスチッ
クプリズム1dに代えてプラスチック平行板9aを用い
ている。プラスチック平行板9aは、互いに平行な対向
面を有する光透過性の平板である。上記のプラスチック
平行板9aに対してある入射角で入射する光線は、入射
角に応じて平行にシフトして出射する。
The video camera of this embodiment has a lens 1a,
The provision of the CCD 1b, the prism rotation driving device 1h, and the control microcomputer 1i is the same as that of the first embodiment described above with reference to FIG. 1, except that the plastic prism 1d used in the first embodiment is replaced by a plastic. The parallel plate 9a is used. The plastic parallel plate 9a is a light-transmitting flat plate having opposing surfaces parallel to each other. Light rays incident on the plastic parallel plate 9a at a certain incident angle are shifted in parallel according to the incident angle and emitted.

【0044】さらに本実施例のビデオカメラは、プラス
チック平行板9aを光軸1eに対して所定の角度傾けて
内部に保持固定する平行板固定枠9b、プラスチック平
行板9aが上記の所定の角度傾いた状態を維持させつつ
それと一体の平行板固定枠9bを光軸を中心として回転
自在に保持する平行板枠回転ガイド9cとを備えてい
る。
Further, in the video camera of this embodiment, the parallel plate fixing frame 9b for holding and fixing the plastic parallel plate 9a at a predetermined angle with respect to the optical axis 1e and the plastic parallel plate 9a is tilted at the predetermined angle. And a parallel plate frame rotation guide 9c for holding the parallel plate fixed frame 9b integral with the frame rotatable around the optical axis while maintaining the state.

【0045】上記の構成としたので、制御マイコン1i
の制御に応じてプリズム回転駆動装置1hによりプラス
チック平行板9aが所定角度をCCD1bの読み出しに
同期しつつ回転することで、ピクセルシフトが実現する
ことは第1の実施例と同様であるが、互いに平行な面が
対向するプラスチック平行板9aは、微小角度の傾斜面
を有するプラスチックプリズム1dよりも生産が容易で
ある、という特徴がある。
With the above configuration, the control microcomputer 1i
The pixel shift is realized by rotating the plastic parallel plate 9a by a predetermined angle in synchronization with the reading of the CCD 1b by the prism rotation driving device 1h in accordance with the control described in the first embodiment. The plastic parallel plate 9a whose parallel surfaces face each other is characterized in that it is easier to produce than the plastic prism 1d having a small angled inclined surface.

【0046】次に、第5の実施例の説明を行う。Next, a fifth embodiment will be described.

【0047】本実施例のビデオカメラは、先に説明した
第1乃至第4の実施例のいずれか1と同様の構成なが
ら、制御マイコン1iが以下のような特徴的な制御を行
う構成としている。すなわち、本実施例における制御マ
イコン1iは、ピクセルシフトの方向及び/又は量を可
変コントロールする機能を有している。
The video camera of this embodiment has a configuration similar to any one of the first to fourth embodiments described above, but the control microcomputer 1i performs the following characteristic control. . That is, the control microcomputer 1i in the present embodiment has a function of variably controlling the direction and / or amount of pixel shift.

【0048】ピクセルシフトのシフト量は、プラスチッ
クプリズム1d等のプリズム方向を向く直線の回転角を
可変させることでコントロールする。ピクセルシフトの
シフト方向は、上記した回転中心方向を可変させること
でコントロールしている。
The shift amount of the pixel shift is controlled by changing the rotation angle of the straight line of the plastic prism 1d or the like facing the prism direction. The shift direction of the pixel shift is controlled by changing the rotation center direction described above.

【0049】上記の構成としたので、水平方向のピクセ
ルシフト、垂直方向のピクセルシフト、斜め方向(対角
方向)のピクセルシフトなど複数の異なる仕様のピクセ
ルシフトに同一の構成にて対応することが出来、ビデオ
カメラの高機能化に寄与することが出来る。さらに、ピ
クセルシフトの仕様が異なる複数のビデオカメラ機種間
で部品の共通化を行ったり、ピクセルシフトに関する諸
量を調整する工程を自動化したり、微調整を可能とする
等、顕著な効果が発揮される。
With the above configuration, the same configuration can cope with a plurality of pixel shifts having different specifications such as a horizontal pixel shift, a vertical pixel shift, and a diagonal (diagonal) pixel shift. It can contribute to the enhancement of the function of the video camera. Furthermore, remarkable effects are exhibited, such as sharing parts between multiple video camera models with different pixel shift specifications, automating the process of adjusting various amounts related to pixel shift, and enabling fine adjustment. Is done.

【0050】尚、上記に説明した各実施例において、発
明の主旨を明瞭とするため、プラスチックプリズム1d
やプラスチック平行板9a等は、光軸1eを回転中心と
して回転運動を行うことにより本発明に特徴的な効果を
発揮するものとして説明を行ったが、それとは異なる構
成として光軸1eに平行な直線を回転軸として構成する
ことも考えられ、これもまた本発明が包含するものであ
る。また、上記した第2実施例乃至第5実施例のビデオ
カメラにおいて、先に説明した第1実施例と同様に、画
素ずらしを用いて高画質の撮影動画像ばかりではなく高
画質の撮影静止画像をも生成し、あるいはそのどちらか
一方のみを生成する構成としても良いことは勿論であ
る。
In each of the embodiments described above, the plastic prism 1d is used in order to clarify the gist of the invention.
Although the plastic parallel plate 9a and the like have been described as exhibiting a characteristic effect of the present invention by performing a rotational movement about the optical axis 1e as a center of rotation, a configuration parallel to the optical axis 1e is different from that. It is also conceivable to configure a straight line as the axis of rotation, which is also encompassed by the present invention. Further, in the video cameras of the second to fifth embodiments described above, not only high-quality captured moving images but also high-quality captured still images using pixel shifting are used, as in the first embodiment described above. Of course, or only one of them may be generated.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明は、撮像素子
の撮像面側に設けられ、第1の時点で読み込んだ光学像
に対して第1の時点から所定時間経過後の第2の時点で
読み込む光学像が撮像面に平行に所定量移動するように
光軸を回転中心として回動し、かつこの回動周期は撮像
素子の読み込み周期に同期しており、撮像レンズからの
出射光を撮像素子側へ屈折出射する屈折手段を設けるこ
とにより、解像度向上のためのピクセルシフトを行う構
成を小型で簡潔に構成し、かつ高い信頼性を確保すると
ともに、外部から衝撃が加わっても画像に影響を与える
ことが無い撮像装置を提供することが出来る。
As described above in detail, the present invention provides a second optical system which is provided on the imaging surface side of an image sensor and which is provided with a predetermined time from the first time with respect to the optical image read at the first time. The optical image to be read at the time is rotated about the optical axis so that the optical image moves by a predetermined amount in parallel with the imaging surface, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the image sensor, and the light emitted from the imaging lens is By providing a refraction means for refracting and outputting the image to the image sensor side, a configuration for performing a pixel shift for improving the resolution is compactly and simply configured, and high reliability is ensured. An imaging device that does not affect the image quality can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る実施の形態である第1の実施例
のビデオカメラの光学系を中心とした構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram centering on an optical system of a video camera according to a first embodiment which is an embodiment according to the present invention.

【図2】 図1のビデオカメラが備えるプラスチックプ
リズムの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a plastic prism included in the video camera of FIG.

【図3】 図2のプラスチックプリズムにおける光線図
である。
FIG. 3 is a ray diagram in the plastic prism of FIG. 2;

【図4】 図2のプラスチックプリズムの屈折及び回転
による光学像の移動を説明する平面図である。
FIG. 4 is a plan view illustrating movement of an optical image due to refraction and rotation of the plastic prism of FIG. 2;

【図5】 図4をさらにベクトルを用いて説明する平面
図である。
FIG. 5 is a plan view illustrating FIG. 4 further using vectors.

【図6】 図1のビデオカメラがピクセルシフトにより
行う画像合成を説明する模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating image synthesis performed by the video camera of FIG. 1 by pixel shift.

【図7】 本発明の実施形態に係る第2の実施例のビデ
オカメラが用いる複合プリズムの模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a compound prism used in a video camera of Example 2 according to an embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態の第3の実施例のビデオカ
メラが用いる複合プリズムの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of a compound prism used in a video camera according to a third example of the embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態の第4の実施例であるビ
デオカメラの光学系を中心とした構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram centering on an optical system of a video camera that is a fourth example of an embodiment of the present invention.

【図10】 従来技術に係る固体撮像カメラの構成図で
ある。
FIG. 10 is a configuration diagram of a solid-state imaging camera according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 撮像レンズ 1b CCD(撮像素子) 1d プラスチックプリズム(屈折手段) 1e 光軸 6a 撮影画面A(撮影画像) 6b 撮影画面B(撮影画像) 7a 複合プリズム(屈折手段) 8a 複合プリズム(屈折手段) 9a プラスチック平行板(シフト手段) 1a Imaging lens 1b CCD (imaging element) 1d Plastic prism (refraction means) 1e Optical axis 6a Photographing screen A (photographed image) 6b Photographing screen B (photographed image) 7a Compound prism (refractive means) 8a Compound prism (refractive means) 9a Plastic parallel plate (shift means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/225 H04N 5/225 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/225 H04N 5/225 Z

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影動
画像を得る撮像装置であって、 撮像レンズと、 前記撮像レンズで撮像した光学像を所定の周期で読み込
んで撮像画像を順次出力する撮像素子と、 前記撮像素子の撮像面側に設けられ、第1の時点で読み
込んだ光学像に対して前記第1の時点から所定時間経過
後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像面に平行に
所定量移動するように光軸を回転中心として回動し、か
つこの回動周期は前記撮像素子の読み込み周期に同期し
ており、前記撮像レンズからの出射光を前記撮像素子側
へ屈折出射する屈折手段と、 前記撮像素子が順次出力する撮影画像を、前記撮像素子
の読み込み周期に同期して合成して高画質の前記撮影動
画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴とす
る撮像装置。
1. An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured moving image by using a pixel shifting technique, comprising: an imaging lens; an optical image captured by the imaging lens being read at a predetermined cycle; and sequentially outputting the captured image. An imaging device provided on the imaging surface side of the imaging device, wherein the optical image read at a first time is read at a second time after a lapse of a predetermined time from the first time. The optical axis is rotated about the optical axis so as to move by a predetermined amount in parallel with the surface, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the image sensor, and the light emitted from the image sensor is transmitted to the image sensor side. Refracting means for refracting and emitting light to the imaging element, and image synthesizing means for synthesizing photographed images sequentially output by the imaging element in synchronization with a reading cycle of the imaging element to generate the high-quality imaging moving image. Imaging device characterized by the following Place.
【請求項2】画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影動
画像を得る撮像装置であって、 撮像レンズと、 前記撮像レンズで撮像した光学像を所定の周期で読み込
んで撮像画像を順次出力する撮像素子と、 前記撮像素子の撮像面側に設けられ、第1の時点で読み
込んだ光学像に対して前記第1の時点から所定時間経過
後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像面に平行に
所定量移動するように光軸を回転中心として回動し、か
つこの回動周期は前記撮像素子の読み込み周期に同期し
ており、前記撮像レンズからの出射光を平行にシフトし
て前記撮像素子側へ出射するシフト手段と、 前記撮像素子が順次出力する撮影画像を、前記撮像素子
の読み込み周期に同期して合成して高画質の前記撮影動
画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴とす
る撮像装置。
2. An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured moving image by using a pixel shifting method, comprising: an imaging lens; an optical image captured by the imaging lens being read at a predetermined cycle; and sequentially outputting the captured image. An imaging device provided on the imaging surface side of the imaging device, wherein the optical image read at a first time is read at a second time after a lapse of a predetermined time from the first time. The optical axis is rotated about the optical axis as a rotation center so as to move by a predetermined amount in parallel with the surface, and the rotation cycle is synchronized with the reading cycle of the image sensor, and shifts outgoing light from the imaging lens in parallel. A shift unit that emits light toward the image sensor side, and an image synthesizing unit that synthesizes a captured image sequentially output by the image sensor in synchronization with a reading cycle of the image sensor to generate the high-quality captured moving image. It is special that An image pickup device.
【請求項3】画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影静
止画像を得る撮像装置であって、 撮像レンズと、 前記撮像レンズで撮像した光学像を所定のタイミングで
順次読み込んで撮像画像を順次出力する撮像素子と、 前記撮像素子の撮像面側に設けられ、第1の時点で読み
込んだ光学像に対して前記第1の時点から所定時間経過
後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像面に平行に
所定量移動するように光軸を回転中心として回動し、前
記撮像レンズからの出射光を前記撮像素子側へ屈折出射
する屈折手段と、 前記撮像素子が順次出力する撮影画像を合成して高画質
の前記撮影静止画像を生成する画像合成手段とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。
3. An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured still image by using a pixel shifting method, wherein an imaging lens, and an optical image captured by the imaging lens are sequentially read at a predetermined timing, and the captured images are sequentially read. An image sensor to be output, provided on the imaging surface side of the image sensor, and an optical image read at a second time after a lapse of a predetermined time from the first time with respect to the optical image read at a first time. Refraction means for rotating about an optical axis as a rotation center so as to move by a predetermined amount in parallel with an imaging surface, and refracting and outputting refraction light from the imaging lens to the imaging element side; and a captured image sequentially output by the imaging element And an image synthesizing means for synthesizing the image and generating the high-quality photographed still image.
【請求項4】画素ずらしの手法を用いて高画質の撮影静
止画像を得る撮像装置であって、 撮像レンズと、 前記撮像レンズで撮像した光学像を所定のタイミングで
順次読み込んで撮像画像を順次出力する撮像素子と、 前記撮像素子の撮像面側に設けられ、第1の時点で読み
込んだ光学像に対して前記第1の時点から所定時間経過
後の第2の時点で読み込む光学像が前記撮像面に平行に
所定量移動するように光軸を回転中心として回動し、前
記撮像レンズからの出射光を平行にシフトして前記撮像
素子側へ出射するシフト手段と、 前記撮像素子が順次出力する撮影画像を合成して高画質
の前記撮影静止画像を生成する画像合成手段とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。
4. An imaging apparatus for obtaining a high-quality captured still image by using a pixel shifting method, wherein an imaging lens and an optical image captured by the imaging lens are sequentially read at a predetermined timing to sequentially capture the captured images. An image sensor to be output, provided on the imaging surface side of the image sensor, and an optical image read at a second time after a lapse of a predetermined time from the first time with respect to the optical image read at a first time. A shift unit that rotates about an optical axis as a rotation center so as to move a predetermined amount in parallel with an imaging surface, shifts light emitted from the imaging lens in parallel, and emits the light to the image sensor side, and the image sensor sequentially includes An image synthesizing device, comprising: image synthesizing means for synthesizing a captured image to be output to generate the high-quality captured still image.
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