JP3808610B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倍率の異なる複数の画像を撮像する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、倍率の異なる複数の画像を得る場合には、例えば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の多視野鏡筒や、撮像倍率が変更可能な電動ズーム鏡筒等が用いられている。
【０００３】
図５は、２視野鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。この２視野鏡筒を用いたカメラでは、対物レンズ１００に入射した光線はズーミングリング１０２を介して２視野鏡筒１０４内で２視野に分岐される。分岐された一方の光線は、そのままカメラ１０６に受光され、他方の光線はリレーレンズ１０８を経てカメラ１１０に受光される。このように、上記リレーレンズ１０８により２視野間の拡大率を変えて、倍率の異なる画像をカメラ１０６，１１０に入力している。
【０００４】
また、図６は電動ズーム鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
この電動ズーム鏡筒を用いたカメラでは、対物レンズ１１２に入射した光線はモータ１１４で駆動される電動ズーム駆動系１１６を経て電動カメラ鏡筒１１８に導かれてカメラ１２０に受光される。このように、電動ズーム駆動系１１６をモータ１１４で駆動して倍率を変更することにより、倍率の異なる像をカメラ１２０に入力している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２視野鏡筒を用いたカメラでは、図５に示したように２視野に分岐するための特殊な鏡筒が必要であり、さらに複数のカメラが必要である。
【０００６】
また、上記電動ズーム鏡筒を用いたカメラでは、図６に示したようにモータの駆動系が必要であり、さらに、モータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換えなければならないため、倍率切り換えに要する時間が必要である。よって、画像倍率の高速な切り換えや、画像処理装置への画像データの高速な取り込みには不向きである。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、倍率の異なる画像を同時に撮像することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の一実施形態によれば、撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を２つの面で順次反射し分岐する複数の分解プリズムと、上記分解プリズムにより分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なることを特徴とする撮像装置が提供される。
また、この発明の他の実施形態によれば、撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を分岐する複数の光分岐手段と、上記光分岐手段により分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なり、上記複数の撮像手段の受光面は、２次元に配列された受光素子からそれぞれ構成され、少なくとも１つ以上の上記撮像手段の上記受光素子の配列ピッチが、他の撮像手段の受光素子の配列ピッチと異なることを特徴とする撮像装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
まず、この発明の第１の実施の形態の撮像装置について説明する。この第１の実施の形態は、撮像素子を３個使う方式である３板式カメラに本発明を適用したものである。
【００１８】
図１は、第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図１に示すように、撮像レンズ２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ａの延長上には、第１の分解プリズム４、第２の分解プリズム６、及び第３の分解プリズム８が撮像レンズ２側から順に配置される。
【００１９】
さらに、上記入射光軸Ａの延長上にある上記第３の分解プリズム８の結像位置には、第１の撮像素子１０が配置される。また、上記入射光が、第１の分解プリズム４と第２の分解プリズム６の境界面４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、さらに分岐された上記反射光が第１の分解プリズム４の面４ｂで全反射して進行する光軸Ｂ上の結像位置に、第２の撮像素子１２が配置される。
【００２０】
また、上記境界面４ａでまっすぐに進んだ上記直進光が第２の分解プリズム６と第３の分解プリズム８の境界面６ａで、さらにまっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が上記境界面４ａで全反射して進行する光軸Ｃ上の結像位置に、第３の撮像素子１４が配置される。
【００２１】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子１０、第２の撮像素子１２、及び第３の撮像素子１４は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子１０，１２，１４の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００２２】
上記図１に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ２を通って入射光軸Ａ上にある第１の分解プリズム４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム４と第２の分解プリズム６の境界面４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ａ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム６内に入射する。
【００２３】
一方、境界面４ａで反射した上記反射光は、上記第１の分解プリズム４の面４ｂでさらに全反射して光軸Ｂ上を進み、第１の分解プリズム４の他の面４ｃを通過して光軸Ｂ上に配置された第２の撮像素子１２上に撮像対象物を結像する。
【００２４】
上記第２の分解プリズム６内に入射した直進光は、第２の分解プリズム６と第３の分解プリズム８の境界面６ａで、さらにまっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ａ上をまっすぐに進み第３の分解プリズム８内に入射し、さらにこの第３の分解プリズム８の面８ａを通過して第１の撮像素子１０上に撮像対象物を結像する。
【００２５】
一方、境界面６ａで反射した上記反射光は、上記境界面４ａでさらに全反射して光軸Ｃ上を進み、第２の分解プリズム６の他の面６ｂを通過して光軸Ｃ上に配置された第３の撮像素子１４上に撮像対象物を結像する。
【００２６】
このとき、例えば上記第１の撮像素子１０の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子１２の有効受光面の対角サイズが１／３インチ、第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子１０の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子１２の１画素の２／３倍であり、また第３の撮像素子１４の１画素の１／２倍となる。
【００２７】
したがって、上記第１の撮像素子１０に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子１２によって得られる画像の倍率は１．５、第３の撮像素子１４によって得られる画像の倍率は２となる。
【００２８】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子１０，第２の撮像素子１２及び第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ，１／３インチ，及び１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は次のようになる。
【００２９】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ２を通って第１の撮像素子１０上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子１０の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子１０の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００３０】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３（（１／７．６２）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子１０上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３１】
また同様に、上記第２の撮像素子１２上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子１２の有効受光面の対角サイズは、１／３インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第２の撮像素子１２の有効受光面の縦サイズは、５．０８ｍｍとなる。
【００３２】
このように有効受光面の縦サイズが５．０８ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約９４（（１／５．０８）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが９４画素で表示されるため、第２の撮像素子１２上では１０．６μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３３】
また同様に、上記第３の撮像素子１４上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第３の撮像素子１４の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００３４】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６（（１／３．８１）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第３の撮像素子１４上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３５】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第１の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子１０によって撮像される画像は、対角サイズ１／３インチの第２の撮像素子１２によって撮像される画像の２／３倍となり、対角サイズ１／４インチの第３の撮像素子１４によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子１０によって撮像される画像のほうが、１／３インチの第２の撮像素子１２、及び対角サイズ１／４インチの第３の撮像素子１４によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００３６】
なお、この第１の実施の形態では、上記第１，第２，第３の撮像素子１０，１２，１４の有効受光面の対角サイズをそれぞれ異なる大きさとしたが、少なくともいずれか１つの撮像素子の対角サイズが異なる大きさであれば倍率の異なる画像を得ることができる。
【００３７】
以上説明したようにこの第１の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラ、またはモータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００３８】
次に、この発明の第２の実施の形態の撮像装置について説明する。この第２の実施の形態は、撮像素子を２個使う方式である２板式カメラに本発明を適用したものである。
【００３９】
図２は、第２の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図２に示すように、撮像レンズ２２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ｄの延長上には、第１の分解プリズム２４、及び第２の分解プリズム２６が撮像レンズ２２側から順に配置される。
【００４０】
さらに、上記入射光軸Ｄの延長上にある上記第２の分解プリズム２６の結像位置には、第１の撮像素子２８が配置される。また、上記入射光が、第１の分解プリズム２４と第２の分解プリズム２６の境界面２４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が第１の分解プリズム２４の面２４ｂで全反射して進行する光軸Ｅ上の結像位置に、第２の撮像素子３０が配置される。
【００４１】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子２８、及び第２の撮像素子３０は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子２８，３０の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００４２】
上記図２に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ２２を通って入射光軸Ｄ上にある第１の分解プリズム２４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム２４と第２の分解プリズム２６の境界面２４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｄ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム２６内に入射する。
【００４３】
一方、境界面２４ａで反射した上記反射光は、上記第１の分解プリズム２４の面２４ｂでさらに全反射して光軸Ｅ上を進み、第１の分解プリズム２４の他の面２４ｃを通過して光軸Ｅ上に配置された第２の撮像素子３０上に撮像対象物を結像する。
【００４４】
上記第２の分解プリズム２６内に入射した直進光は、入射光軸Ｄ上をまっすぐに進み、この第２の分解プリズム２６の面２６ａを通過して第１の撮像素子２８上に撮像対象物を結像する。
【００４５】
このとき、例えば上記第１の撮像素子２８の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子２８の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子３０の１画素の１／２倍となる。
【００４６】
したがって、上記第１の撮像素子２８に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子３０によって得られる画像の倍率は２となる。
【００４７】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子２８，第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ，１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は、上記第１の実施の形態と同様に次のようになる。
【００４８】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ２２を通って第１の撮像素子２８上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子２８の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子２８の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００４９】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子２８上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００５０】
また同様に、上記第２の撮像素子３０上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第２の撮像素子３０の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００５１】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第２の撮像素子３０上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００５２】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第２の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子２８によって撮像される画像は、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子３０によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子２８によって撮像される画像のほうが、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子３０によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００５３】
以上説明したようにこの第２の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラ、またはモータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００５４】
次に、この発明の第３の実施の形態の撮像装置について説明する。この第３の実施の形態は、撮像素子を３個使う方式である３板式カメラであり、さらに特定の色成分を抽出するためにダイクロイック層を設けたものである。
【００５５】
図３は、第３の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図３に示すように、撮像レンズ４２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ｆの延長上には、第１の分解プリズム４４、第２の分解プリズム４６、及び第３の分解プリズム４８が撮像レンズ４２側から順に配置される。
【００５６】
さらに、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分には、青を反射し残りを透過する第１のダイクロイック層５０が設けられ、第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分には、赤を反射し残りを透過する第２のダイクロイック層５２が設けられる。
【００５７】
また、上記入射光軸Ｆの延長上にある上記第３の分解プリズム４８の結像位置には、第１の撮像素子５４が配置される。さらに、上記入射光が、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分に設けられた第１のダイクロイック層５０で、まっすぐに進む直進光と反射する青成分の反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が第１の分解プリズム４４の面４４ｂで全反射して進行する光軸Ｇ上の結像位置に、第２の撮像素子５６が配置される。
【００５８】
また、上記第１のダイクロイック層５０でまっすぐに進んだ上記直進光が第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分に設けられた第２のダイクロイック層５２で、さらにまっすぐに進む直進光と反射する赤成分の反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が、上記第１のダイクロイック層５０で全反射して進行する光軸Ｈ上の結像位置に、第３の撮像素子５８が配置される。
【００５９】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子５４、第２の撮像素子５６、及び第３の撮像素子５８は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子５４，５６，５８の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００６０】
上記図３に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ４２を通って入射光軸Ｆ上にある第１の分解プリズム４４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分に設けられた第１のダイクロイック層５０で、反射する青成分の反射光とまっすぐに進む残りの色成分の直進光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｆ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム４６内に入射する。
【００６１】
一方、第１のダイクロイック層５０で反射した上記青成分の反射光は、上記第１の分解プリズム４４の面４４ｂでさらに全反射して光軸Ｇ上を進み、第１の分解プリズム４４の他の面４４ｃを通過して光軸Ｇ上に配置された第２の撮像素子５６上に撮像対象物を結像する。
【００６２】
上記第２の分解プリズム４６内に入射した直進光は、第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分に設けられた第２のダイクロイック層５２で、さらに反射する赤成分の反射光とまっすぐに進む残りの色成分の直進光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｆ上をまっすぐに進み第３の分解プリズム４８内に入射し、さらにこの第３の分解プリズム４８の面４８ａを通過して第１の撮像素子５４上に撮像対象物を結像する。
【００６３】
一方、第２のダイクロイック層５２で反射した上記赤成分の反射光は、上記第１のダイクロイック層５０でさらに全反射して光軸Ｈ上を進み、第２の分解プリズム４６の他の面４６ｂを通過して光軸Ｈ上に配置された第３の撮像素子５８上に撮像対象物を結像する。
【００６４】
このとき、例えば上記第１の撮像素子５４の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子５４の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の１画素の１／２倍となる。
【００６５】
したがって、上記第１の撮像素子５４に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８によって得られる画像の倍率は２となる。
【００６６】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ４２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子５４，第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ、及び１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は次のようになる。
【００６７】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ４２を通って第１の撮像素子５４上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子５４の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子５４の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００６８】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子５４上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００６９】
また同様に、上記第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、これら撮像素子５６，５８の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００７０】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００７１】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第３の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子５４によって撮像される画像は、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子５４によって撮像される画像のほうが、対角サイズ１／４インチの第２，第３の撮像素子５６，５８によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００７２】
さらに、上記第１のダイクロイック層によって反射される青成分の光は第２の撮像素子５６に受光され、上記第２のダイクロイック層によって反射される赤成分の光は第３の撮像素子５８に受光される。これにより、上記第２の撮像素子５６により撮像対象物の青成分を、上記第３の撮像素子５８により撮像対象物の赤成分を抽出する。
【００７３】
以上説明したようにこの第３の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラや、モータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００７４】
さらに、可視光の一部の波長範囲の光を反射し、残りを透過するダイクロイックフィルタを設けることにより、撮像対象物の青成分又は赤成分の光を抽出することができる。
【００７５】
次に、上記第３の実施の形態の撮像装置において撮像素子から出力される撮像信号の処理について説明する。
図４は、図３に示した撮像装置から出力される撮像信号を処理する回路のブロック図である。
【００７６】
まず、上記第１、第２，第３の撮像素子５４，５６，５８をそれぞれタイミングジェネレータ６０，６２，６４、及びＶドライバ６６，６８，７０で駆動する。そして、受光した像による撮像信号をサンプルホールドし、上記撮像信号をそれぞれ増幅部７２，７４，７６で増幅して、増幅部７２から緑（Ｇ）成分の信号を、増幅部７４から青（Ｂ）成分の信号を、増幅部７６から赤（Ｒ）成分の信号をそれぞれプロセッサ部７８に出力する。このプロセッサ部７８では、増幅部７２，７４，７６からの上記信号に基づいてＡＧＣ、ＧＡＭＭＡ補正等の信号処理を施す。
【００７７】
さらに、エンコーダ部８０で上記撮像素子５４，５６，５８の倍率の異なる撮像信号をＲＧＢの色信号に変調し、複合映像信号（ＶＢＳ）として、または直接ＲＧＢの信号として、不図示のカラー画像処理装置に出力する。また、ＰＬＬ回路８２、シンクロジェネレータ８４によりシンクロ（同期）信号を出力する。
【００７８】
これにより、同時に異なる倍率の画像をカラー映像処理装置に直接出力することができる。
以上上記実施の形態の撮像装置によれば、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、撮像素子を複数使用して撮像を行う多板式カメラにおいて、個々の上記撮像素子を異なる画素（ＣＣＤ単体）ピッチで構成してそのサイズを変えることにより、倍率の異なる画像信号を同時に得ることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、倍率の異なる画像を同時に撮像できる撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示した撮像装置から出力される撮像信号を処理する回路のブロック図である。
【図５】従来の２視野鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
【図６】従来の電動ズーム鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
【符号の説明】
２…撮像レンズ
４…第１の分解プリズム
４ａ、６ａ…境界面
４ｂ…第１の分解プリズム４の面
４ｃ…第１の分解プリズム４の他の面
６…第２の分解プリズム
６ｂ…第２の分解プリズム６の他の面
８…第３の分解プリズム
８ａ…第３の分解プリズム８の面
１０…第１の撮像素子
１２…第２の撮像素子
１４…第３の撮像素子
２２…撮像レンズ
２４…第１の分解プリズム
２４ａ…境界面
２４ｂ…第１の分解プリズム２４の面
２４ｃ…第１の分解プリズム２４の他の面
２６…第２の分解プリズム
２６ａ…第２の分解プリズム２６の面
２８…第１の撮像素子
３０…第２の撮像素子
４２…撮像レンズ
４４…第１の分解プリズム
４４ｂ…第１の分解プリズム４４の面
４４ｃ…第１の分解プリズム４４の他の面
４６…第２の分解プリズム
４６ｂ…第２の分解プリズム４６の他の面
４８…第３の分解プリズム
４８ａ…第３の分解プリズム４８の面
５０…第１のダイクロイック層
５２…第２のダイクロイック層
５４…第１の撮像素子
５６…第２の撮像素子
５８…第３の撮像素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、倍率の異なる複数の画像を撮像する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、倍率の異なる複数の画像を得る場合には、例えば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の多視野鏡筒や、撮像倍率が変更可能な電動ズーム鏡筒等が用いられている。
【０００３】
図５は、２視野鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。この２視野鏡筒を用いたカメラでは、対物レンズ１００に入射した光線はズーミングリング１０２を介して２視野鏡筒１０４内で２視野に分岐される。分岐された一方の光線は、そのままカメラ１０６に受光され、他方の光線はリレーレンズ１０８を経てカメラ１１０に受光される。このように、上記リレーレンズ１０８により２視野間の拡大率を変えて、倍率の異なる画像をカメラ１０６，１１０に入力している。
【０００４】
また、図６は電動ズーム鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
この電動ズーム鏡筒を用いたカメラでは、対物レンズ１１２に入射した光線はモータ１１４で駆動される電動ズーム駆動系１１６を経て電動カメラ鏡筒１１８に導かれてカメラ１２０に受光される。このように、電動ズーム駆動系１１６をモータ１１４で駆動して倍率を変更することにより、倍率の異なる像をカメラ１２０に入力している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２視野鏡筒を用いたカメラでは、図５に示したように２視野に分岐するための特殊な鏡筒が必要であり、さらに複数のカメラが必要である。
【０００６】
また、上記電動ズーム鏡筒を用いたカメラでは、図６に示したようにモータの駆動系が必要であり、さらに、モータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換えなければならないため、倍率切り換えに要する時間が必要である。よって、画像倍率の高速な切り換えや、画像処理装置への画像データの高速な取り込みには不向きである。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、倍率の異なる画像を同時に撮像することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の一実施形態によれば、撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を２つの面で順次反射し分岐する複数の分解プリズムと、上記分解プリズムにより分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なることを特徴とする撮像装置が提供される。
また、この発明の他の実施形態によれば、撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を分岐する複数の光分岐手段と、上記光分岐手段により分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なり、上記複数の撮像手段の受光面は、２次元に配列された受光素子からそれぞれ構成され、少なくとも１つ以上の上記撮像手段の上記受光素子の配列ピッチが、他の撮像手段の受光素子の配列ピッチと異なることを特徴とする撮像装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
まず、この発明の第１の実施の形態の撮像装置について説明する。この第１の実施の形態は、撮像素子を３個使う方式である３板式カメラに本発明を適用したものである。
【００１８】
図１は、第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図１に示すように、撮像レンズ２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ａの延長上には、第１の分解プリズム４、第２の分解プリズム６、及び第３の分解プリズム８が撮像レンズ２側から順に配置される。
【００１９】
さらに、上記入射光軸Ａの延長上にある上記第３の分解プリズム８の結像位置には、第１の撮像素子１０が配置される。また、上記入射光が、第１の分解プリズム４と第２の分解プリズム６の境界面４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、さらに分岐された上記反射光が第１の分解プリズム４の面４ｂで全反射して進行する光軸Ｂ上の結像位置に、第２の撮像素子１２が配置される。
【００２０】
また、上記境界面４ａでまっすぐに進んだ上記直進光が第２の分解プリズム６と第３の分解プリズム８の境界面６ａで、さらにまっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が上記境界面４ａで全反射して進行する光軸Ｃ上の結像位置に、第３の撮像素子１４が配置される。
【００２１】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子１０、第２の撮像素子１２、及び第３の撮像素子１４は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子１０，１２，１４の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００２２】
上記図１に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ２を通って入射光軸Ａ上にある第１の分解プリズム４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム４と第２の分解プリズム６の境界面４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ａ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム６内に入射する。
【００２３】
一方、境界面４ａで反射した上記反射光は、上記第１の分解プリズム４の面４ｂでさらに全反射して光軸Ｂ上を進み、第１の分解プリズム４の他の面４ｃを通過して光軸Ｂ上に配置された第２の撮像素子１２上に撮像対象物を結像する。
【００２４】
上記第２の分解プリズム６内に入射した直進光は、第２の分解プリズム６と第３の分解プリズム８の境界面６ａで、さらにまっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ａ上をまっすぐに進み第３の分解プリズム８内に入射し、さらにこの第３の分解プリズム８の面８ａを通過して第１の撮像素子１０上に撮像対象物を結像する。
【００２５】
一方、境界面６ａで反射した上記反射光は、上記境界面４ａでさらに全反射して光軸Ｃ上を進み、第２の分解プリズム６の他の面６ｂを通過して光軸Ｃ上に配置された第３の撮像素子１４上に撮像対象物を結像する。
【００２６】
このとき、例えば上記第１の撮像素子１０の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子１２の有効受光面の対角サイズが１／３インチ、第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子１０の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子１２の１画素の２／３倍であり、また第３の撮像素子１４の１画素の１／２倍となる。
【００２７】
したがって、上記第１の撮像素子１０に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子１２によって得られる画像の倍率は１．５、第３の撮像素子１４によって得られる画像の倍率は２となる。
【００２８】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子１０，第２の撮像素子１２及び第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ，１／３インチ，及び１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は次のようになる。
【００２９】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ２を通って第１の撮像素子１０上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子１０の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子１０の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００３０】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３（（１／７．６２）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子１０上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３１】
また同様に、上記第２の撮像素子１２上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子１２の有効受光面の対角サイズは、１／３インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第２の撮像素子１２の有効受光面の縦サイズは、５．０８ｍｍとなる。
【００３２】
このように有効受光面の縦サイズが５．０８ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約９４（（１／５．０８）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが９４画素で表示されるため、第２の撮像素子１２上では１０．６μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３３】
また同様に、上記第３の撮像素子１４上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第３の撮像素子１４の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第３の撮像素子１４の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００３４】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６（（１／３．８１）×４８０）画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第３の撮像素子１４上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００３５】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第１の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子１０によって撮像される画像は、対角サイズ１／３インチの第２の撮像素子１２によって撮像される画像の２／３倍となり、対角サイズ１／４インチの第３の撮像素子１４によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子１０によって撮像される画像のほうが、１／３インチの第２の撮像素子１２、及び対角サイズ１／４インチの第３の撮像素子１４によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００３６】
なお、この第１の実施の形態では、上記第１，第２，第３の撮像素子１０，１２，１４の有効受光面の対角サイズをそれぞれ異なる大きさとしたが、少なくともいずれか１つの撮像素子の対角サイズが異なる大きさであれば倍率の異なる画像を得ることができる。
【００３７】
以上説明したようにこの第１の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラ、またはモータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００３８】
次に、この発明の第２の実施の形態の撮像装置について説明する。この第２の実施の形態は、撮像素子を２個使う方式である２板式カメラに本発明を適用したものである。
【００３９】
図２は、第２の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図２に示すように、撮像レンズ２２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ｄの延長上には、第１の分解プリズム２４、及び第２の分解プリズム２６が撮像レンズ２２側から順に配置される。
【００４０】
さらに、上記入射光軸Ｄの延長上にある上記第２の分解プリズム２６の結像位置には、第１の撮像素子２８が配置される。また、上記入射光が、第１の分解プリズム２４と第２の分解プリズム２６の境界面２４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が第１の分解プリズム２４の面２４ｂで全反射して進行する光軸Ｅ上の結像位置に、第２の撮像素子３０が配置される。
【００４１】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子２８、及び第２の撮像素子３０は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子２８，３０の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００４２】
上記図２に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ２２を通って入射光軸Ｄ上にある第１の分解プリズム２４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム２４と第２の分解プリズム２６の境界面２４ａで、まっすぐに進む直進光と反射する反射光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｄ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム２６内に入射する。
【００４３】
一方、境界面２４ａで反射した上記反射光は、上記第１の分解プリズム２４の面２４ｂでさらに全反射して光軸Ｅ上を進み、第１の分解プリズム２４の他の面２４ｃを通過して光軸Ｅ上に配置された第２の撮像素子３０上に撮像対象物を結像する。
【００４４】
上記第２の分解プリズム２６内に入射した直進光は、入射光軸Ｄ上をまっすぐに進み、この第２の分解プリズム２６の面２６ａを通過して第１の撮像素子２８上に撮像対象物を結像する。
【００４５】
このとき、例えば上記第１の撮像素子２８の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子２８の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子３０の１画素の１／２倍となる。
【００４６】
したがって、上記第１の撮像素子２８に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子３０によって得られる画像の倍率は２となる。
【００４７】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子２８，第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ，１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は、上記第１の実施の形態と同様に次のようになる。
【００４８】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ２２を通って第１の撮像素子２８上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子２８の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子２８の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００４９】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子２８上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００５０】
また同様に、上記第２の撮像素子３０上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子３０の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第２の撮像素子３０の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００５１】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第２の撮像素子３０上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００５２】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第２の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子２８によって撮像される画像は、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子３０によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子２８によって撮像される画像のほうが、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子３０によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００５３】
以上説明したようにこの第２の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラ、またはモータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００５４】
次に、この発明の第３の実施の形態の撮像装置について説明する。この第３の実施の形態は、撮像素子を３個使う方式である３板式カメラであり、さらに特定の色成分を抽出するためにダイクロイック層を設けたものである。
【００５５】
図３は、第３の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
この図３に示すように、撮像レンズ４２を通過してこの撮像装置に入射する入射光の入射光軸Ｆの延長上には、第１の分解プリズム４４、第２の分解プリズム４６、及び第３の分解プリズム４８が撮像レンズ４２側から順に配置される。
【００５６】
さらに、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分には、青を反射し残りを透過する第１のダイクロイック層５０が設けられ、第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分には、赤を反射し残りを透過する第２のダイクロイック層５２が設けられる。
【００５７】
また、上記入射光軸Ｆの延長上にある上記第３の分解プリズム４８の結像位置には、第１の撮像素子５４が配置される。さらに、上記入射光が、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分に設けられた第１のダイクロイック層５０で、まっすぐに進む直進光と反射する青成分の反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が第１の分解プリズム４４の面４４ｂで全反射して進行する光軸Ｇ上の結像位置に、第２の撮像素子５６が配置される。
【００５８】
また、上記第１のダイクロイック層５０でまっすぐに進んだ上記直進光が第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分に設けられた第２のダイクロイック層５２で、さらにまっすぐに進む直進光と反射する赤成分の反射光とに分岐され、分岐された上記反射光が、上記第１のダイクロイック層５０で全反射して進行する光軸Ｈ上の結像位置に、第３の撮像素子５８が配置される。
【００５９】
このとき、入射光の結像位置にそれぞれ配置される上記第１の撮像素子５４、第２の撮像素子５６、及び第３の撮像素子５８は、２次元に配列された多数のＣＣＤ等から構成され、上記撮像素子５４，５６，５８の有効受光面の対角サイズ（大きさ）はそれぞれ異なった対角サイズとする。これらの対角サイズは、得ようとする画像の倍率差に従って決定する。
【００６０】
上記図３に示すような構成を持つ撮像装置に撮像対象物から光が入射すると、次のような光学系の動作が行われる。
不図示の撮像対象物からの光は、撮像レンズ４２を通って入射光軸Ｆ上にある第１の分解プリズム４４内に入射する。この入射光は、第１の分解プリズム４４と第２の分解プリズム４６の境界部分に設けられた第１のダイクロイック層５０で、反射する青成分の反射光とまっすぐに進む残りの色成分の直進光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｆ上をまっすぐに進み第２の分解プリズム４６内に入射する。
【００６１】
一方、第１のダイクロイック層５０で反射した上記青成分の反射光は、上記第１の分解プリズム４４の面４４ｂでさらに全反射して光軸Ｇ上を進み、第１の分解プリズム４４の他の面４４ｃを通過して光軸Ｇ上に配置された第２の撮像素子５６上に撮像対象物を結像する。
【００６２】
上記第２の分解プリズム４６内に入射した直進光は、第２の分解プリズム４６と第３の分解プリズム４８の境界部分に設けられた第２のダイクロイック層５２で、さらに反射する赤成分の反射光とまっすぐに進む残りの色成分の直進光とに分岐される。上記直進光は、入射光軸Ｆ上をまっすぐに進み第３の分解プリズム４８内に入射し、さらにこの第３の分解プリズム４８の面４８ａを通過して第１の撮像素子５４上に撮像対象物を結像する。
【００６３】
一方、第２のダイクロイック層５２で反射した上記赤成分の反射光は、上記第１のダイクロイック層５０でさらに全反射して光軸Ｈ上を進み、第２の分解プリズム４６の他の面４６ｂを通過して光軸Ｈ上に配置された第３の撮像素子５８上に撮像対象物を結像する。
【００６４】
このとき、例えば上記第１の撮像素子５４の有効受光面の対角サイズが１／２インチ、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズが１／４インチであって、それぞれがＮＴＳＣ規格に準じているとすると、第１の撮像素子５４の１画素当たりの倍率は第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の１画素の１／２倍となる。
【００６５】
したがって、上記第１の撮像素子５４に結像される像によって得られる画像の倍率を１とすると、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８によって得られる画像の倍率は２となる。
【００６６】
ここで、上述した画像の倍率について詳細に説明する。上記撮像レンズ４２に像倍率１倍のレンズを使用し、上述したように第１の撮像素子５４，第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズがそれぞれ１／２インチ、及び１／４インチである場合、撮像対象物を１ｍｍとしたとき、上記撮像素子が撮像する画像の倍率は次のようになる。
【００６７】
高さ１ｍｍの対象物は、例えば像倍率１倍の撮像レンズ４２を通って第１の撮像素子５４上に高さ１ｍｍで結像される。この第１の撮像素子５４の有効受光面の対角サイズは、１／２インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、この第１の撮像素子５４の有効受光面の縦サイズは、７．６２ｍｍとなる。
【００６８】
このように有効受光面の縦サイズが７．６２ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、上記高さ１ｍｍの対象物は、約６３画素で表示される。したがって、１ｍｍが６３画素で表示されるため、第１の撮像素子５４上では１５．８μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００６９】
また同様に、上記第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８上に、高さ１ｍｍの対象物が結像された場合、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８の有効受光面の対角サイズは、１／４インチであり、ＮＴＳＣ規格の場合、縦、横、斜めの比が３：４：５であるため、これら撮像素子５６，５８の有効受光面の縦サイズは、３．８１ｍｍとなる。
【００７０】
このように有効受光面の縦サイズが３．８１ｍｍで、画素数がＹ方向４８０画素とすると、高さ１ｍｍの対象物は、約１２６画素で表示される。したがって、１ｍｍが１２６画素で表示されるため、第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８上では７．９μｍ／画素の画像分解能が得られる。
【００７１】
よって、同じ像倍率の撮像レンズを通した、この第３の実施の形態の撮像装置を用いたカメラの場合、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子５４によって撮像される画像は、対角サイズ１／４インチの第２の撮像素子５６及び第３の撮像素子５８によって撮像される画像の１／２倍となる。すなわち、対角サイズ１／２インチの第１の撮像素子５４によって撮像される画像のほうが、対角サイズ１／４インチの第２，第３の撮像素子５６，５８によって撮像される画像よりも広い視野が得られる。
【００７２】
さらに、上記第１のダイクロイック層によって反射される青成分の光は第２の撮像素子５６に受光され、上記第２のダイクロイック層によって反射される赤成分の光は第３の撮像素子５８に受光される。これにより、上記第２の撮像素子５６により撮像対象物の青成分を、上記第３の撮像素子５８により撮像対象物の赤成分を抽出する。
【００７３】
以上説明したようにこの第３の実施の形態によれば、２つの視野を持つ２視野鏡筒等の特殊な多視野鏡筒及び複数のカメラや、モータ駆動により電動ズーム駆動系を動かして倍率を切り換える電動ズーム鏡筒等を用いることなく、１つのカメラと標準的な鏡筒で倍率の異なる画像を同時に撮像して出力することができる。
【００７４】
さらに、可視光の一部の波長範囲の光を反射し、残りを透過するダイクロイックフィルタを設けることにより、撮像対象物の青成分又は赤成分の光を抽出することができる。
【００７５】
次に、上記第３の実施の形態の撮像装置において撮像素子から出力される撮像信号の処理について説明する。
図４は、図３に示した撮像装置から出力される撮像信号を処理する回路のブロック図である。
【００７６】
まず、上記第１、第２，第３の撮像素子５４，５６，５８をそれぞれタイミングジェネレータ６０，６２，６４、及びＶドライバ６６，６８，７０で駆動する。そして、受光した像による撮像信号をサンプルホールドし、上記撮像信号をそれぞれ増幅部７２，７４，７６で増幅して、増幅部７２から緑（Ｇ）成分の信号を、増幅部７４から青（Ｂ）成分の信号を、増幅部７６から赤（Ｒ）成分の信号をそれぞれプロセッサ部７８に出力する。このプロセッサ部７８では、増幅部７２，７４，７６からの上記信号に基づいてＡＧＣ、ＧＡＭＭＡ補正等の信号処理を施す。
【００７７】
さらに、エンコーダ部８０で上記撮像素子５４，５６，５８の倍率の異なる撮像信号をＲＧＢの色信号に変調し、複合映像信号（ＶＢＳ）として、または直接ＲＧＢの信号として、不図示のカラー画像処理装置に出力する。また、ＰＬＬ回路８２、シンクロジェネレータ８４によりシンクロ（同期）信号を出力する。
【００７８】
これにより、同時に異なる倍率の画像をカラー映像処理装置に直接出力することができる。
以上上記実施の形態の撮像装置によれば、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、撮像素子を複数使用して撮像を行う多板式カメラにおいて、個々の上記撮像素子を異なる画素（ＣＣＤ単体）ピッチで構成してそのサイズを変えることにより、倍率の異なる画像信号を同時に得ることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、２視野鏡筒等の特殊な鏡筒や電動ズーム鏡筒等を用いることなく、倍率の異なる画像を同時に撮像できる撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施の形態の撮像装置の構成を示す図である。
【図４】図３に示した撮像装置から出力される撮像信号を処理する回路のブロック図である。
【図５】従来の２視野鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
【図６】従来の電動ズーム鏡筒を用いたカメラの構成例を示す図である。
【符号の説明】
２…撮像レンズ
４…第１の分解プリズム
４ａ、６ａ…境界面
４ｂ…第１の分解プリズム４の面
４ｃ…第１の分解プリズム４の他の面
６…第２の分解プリズム
６ｂ…第２の分解プリズム６の他の面
８…第３の分解プリズム
８ａ…第３の分解プリズム８の面
１０…第１の撮像素子
１２…第２の撮像素子
１４…第３の撮像素子
２２…撮像レンズ
２４…第１の分解プリズム
２４ａ…境界面
２４ｂ…第１の分解プリズム２４の面
２４ｃ…第１の分解プリズム２４の他の面
２６…第２の分解プリズム
２６ａ…第２の分解プリズム２６の面
２８…第１の撮像素子
３０…第２の撮像素子
４２…撮像レンズ
４４…第１の分解プリズム
４４ｂ…第１の分解プリズム４４の面
４４ｃ…第１の分解プリズム４４の他の面
４６…第２の分解プリズム
４６ｂ…第２の分解プリズム４６の他の面
４８…第３の分解プリズム
４８ａ…第３の分解プリズム４８の面
５０…第１のダイクロイック層
５２…第２のダイクロイック層
５４…第１の撮像素子
５６…第２の撮像素子
５８…第３の撮像素子
Claims (5)
- 撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を２つの面で順次反射し分岐する複数の分解プリズムと、
上記分解プリズムにより分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、
上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、
上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なることを特徴とする撮像装置。 - 撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を分岐する第１，第２，第３の分解プリズムと、
上記第１の分解プリズムと上記第２の分解プリズムの境界部分に配置され、上記入射光のうち青色光を反射する第１のダイクロイックフィルタと、
上記第２の分解プリズムと上記第３の分解プリズムの境界部分に配置され、上記入射光のうち赤色光を反射する第２のダイクロイックフィルタと、
上記第１の分解プリズムと第２の分解プリズムの境界部分に配置された前記第１のダイクロイックフィルタにより反射され上記第１の分解プリズム内で全反射する上記青色光の結像位置に配置され、上記青色光による像の画像信号を出力する第１の撮像手段と、
上記第２の分解プリズムと第３の分解プリズムの境界部分に配置された上記第２のダイクロイックフィルタにより反射され上記第２の分解プリズム内で全反射する上記赤色光の結像位置に配置され、上記赤色光による像の画像信号を出力する第２の撮像手段と、
上記入射光の光軸の延長上に配置された上記第３の分解プリズムを通過する上記入射光のうちの青色光と赤色光を除く通過光の結像位置に配置され、上記通過光による像の画像信号を出力する第３の撮像手段と、
上記第１，第２，第３の撮像手段から出力されたＢ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の色成分の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、
上記第１，第２，第３の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記第１，第２，第３の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なることを特徴とする撮像装置。 - 撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を分岐する複数の光分岐手段と、
上記光分岐手段により分岐された入射光の結像位置に配置され、上記入射光による像の画像信号を出力する複数の撮像手段と、
上記複数の撮像手段から出力された複数の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、
上記複数の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記複数の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なり、上記複数の撮像手段の受光面は、２次元に配列された受光素子からそれぞれ構成され、少なくとも１つ以上の上記撮像手段の上記受光素子の配列ピッチが、他の撮像手段の受光素子の配列ピッチと異なることを特徴とする撮像装置。 - 撮像レンズを通過した入射光の光軸上に配置され、この入射光を分岐する第１，第２，第３の光分岐手段と、
上記第１の光分岐手段と上記第２の光分岐手段の境界部分に配置され、上記入射光のうち青色光を反射する第１のダイクロイックフィルタと、
上記第２の光分岐手段と上記第３の光分岐手段の境界部分に配置され、上記入射光のうち赤色光を反射する第２のダイクロイックフィルタと、
上記第１の光分岐手段と第２の光分岐手段の境界部分に配置された前記第１のダイクロ イックフィルタにより反射され上記第１の光分岐手段内で全反射する上記青色光の結像位置に配置され、上記青色光による像の画像信号を出力する第１の撮像手段と、
上記第２の光分岐手段と第３の光分岐手段の境界部分に配置された上記第２のダイクロイックフィルタにより反射され上記第２の光分岐手段内で全反射する上記赤色光の結像位置に配置され、上記赤色光による像の画像信号を出力する第２の撮像手段と、
上記入射光の光軸の延長上に配置された上記第３の光分岐手段を通過する上記入射光のうちの青色光と赤色光を除く通過光の結像位置に配置され、上記通過光による像の画像信号を出力する第３の撮像手段と、
上記第１、第２、第３の撮像手段から出力されたＢ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）の色成分の画像信号を信号処理し同時に出力する信号処理手段とを具備し、
上記第１，第２，第３の撮像手段から出力された上記複数の画像信号によって得られる画像の倍率が異なるように、上記第１，第２，第３の撮像手段のうち、少なくとも１つ以上の撮像手段の受光面サイズが他の撮像手段の受光面サイズと異なり、上記第１，第２，第３の撮像手段の受光面は、２次元に配列された受光素子からそれぞれ構成され、少なくとも１つ以上の上記撮像手段の上記受光素子の配列ピッチが、他の撮像手段の受光素子の配列ピッチと異なることを特徴とする撮像装置。 - 上記信号処理手段から出力された上記Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色成分信号を変換し複合映像信号（ＶＢＳ）信号として出力するエンコーダ手段を、さらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の撮像装置。
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