JP4549255B2 - Solid-state imaging device and resolution conversion device - Google Patents

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Description

本発明は、ビデオカメラ、電子スチル機能付ビデオカメラ及び電子スチルカメラ等の固体撮像装置に係り、特に撮像素子の解像度を高めるために画素ずらし(以下ピクセルシフト)撮影が可能な固体撮像装置及びこの固体撮像装置の前方において画素ずらし撮影を行わせる解像度変換装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device such as a video camera, a video camera with an electronic still function, and an electronic still camera, and more particularly to a solid-state imaging device capable of performing pixel-shifted imaging (hereinafter referred to as pixel shift) in order to increase the resolution of an imaging device. The present invention relates to a resolution conversion apparatus that performs imaging by shifting pixels in front of a solid-state imaging device.

従来よりテレコンバージョンレンズのように撮像装置の前に変換装置を配して撮像状態を変化させる方式のカメラなどはあるが、同様に撮像装置の前に変換装置を配して高解像度化を図ることを可能にする電子スチルカメラ等の固体撮像装置はなかった。   Conventionally, there is a camera of a type in which a conversion device is arranged in front of an imaging device such as a teleconversion lens to change the imaging state. Similarly, a conversion device is arranged in front of the imaging device to achieve high resolution. There was no solid-state imaging device such as an electronic still camera that made it possible.

一般的に固体撮像素子の解像度を高める方法としては、画素ずらし(以下ピクセルシフトと称する)撮影方法がある。このピクセルシフト機能は全て固体撮像装置本体に内蔵されており、この機能をピクセルシフト撮影機能の無い撮像装置に追加しようとしても、或いはピクセルシフト撮影機能のある撮像装置に更に追加しようとしても,大改造が伴って装置が高価になるという問題がある。また、前記改造に伴つて装置が大型化し、通常撮影時でのコンパクト性が失われてしまうという問題もある。   In general, as a method for increasing the resolution of a solid-state imaging device, there is a pixel shift (hereinafter referred to as pixel shift) imaging method. All of this pixel shift function is built into the solid-state image pickup device body. Whether this function is added to an image pickup apparatus that does not have a pixel shift shooting function or an image pickup apparatus that has a pixel shift shooting function, There is a problem that the device becomes expensive with modification. Further, there is a problem that the apparatus becomes large with the modification and the compactness at the time of normal photographing is lost.

本発明の目的は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、装置を高価にすることなく且つ通常撮影時のコンパクト性を失うことなく、容易に撮影画像の解像度を高めることができる固体撮像装置及び解像度変換装置を提供することである。   An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above. The object of the present invention is to easily capture a captured image without increasing the cost of the apparatus and without losing the compactness during normal shooting. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device and a resolution conversion device that can increase resolution.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の1)、2)に記載の手段よりなる。すなわち、
1)ピクセルシフト機能で撮影した通常モードの撮像画像とシフトモードの撮像画像とを合成する機能を有する固体撮像装置において、前記固体撮像装置のレンズの前方に配置され、入射される光と前記レンズに射出する光の角度を変更して光軸をずらすピクセルシフト素子を備えた変換装置と、前記ピクセルシフト素子は2枚以上の形状固定のプリズムを合わせて形成される複合プリズムからなり、且つこの複合プリズムの内少なくとも1枚を光軸に略垂直な面でプリズムの角度に応じた回転角だけ回転させる手段とを有し、前記通常モードにおける前記プリズムのプリズム方向と前記シフトモードにおける前記プリズムのプリズム方向との間の回転角が90度以下の部分回転であると共に、前記プリズムの回転角が1/2のときのプリズム方向に垂直な方向が前記レンズに入射される光のピクセルシフト方向となるよう前記プリズムを構成したことを特徴とする固体撮像装置。
2)入射される光と射出する光の角度を変更して光軸をずらすことが可能なピクセルシフト素子を筐体内に具備して成る解像度変換装置であって、前記ピクセルシフト素子は2枚以上の形状固定のプリズムを合わせて形成される複合プリズムからなり、且つこの複合プリズムの内少なくとも1枚を光軸に略垂直な面でプリズムの角度に応じた回転角だけ回転させる手段を有し、前記プリズムで通常モードの撮像画像とシフトモードの撮像画像とを撮影する際、前記通常モードにおける前記プリズムのプリズム方向と前記シフトモードにおける前記プリズムのプリズム方向との間の回転角が90度以下の部分回転であると共に、前記プリズムの回転角が1/2のときのプリズム方向に垂直な方向が前記レンズに入射される光のピクセルシフト方向となるよう前記プリズムを構成したことを特徴とする解像度変換装置。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention comprises means described in 1) and 2) below. That is,
1) In a solid-state imaging device having a function of synthesizing a captured image in a normal mode and a captured image in a shift mode taken with a pixel shift function, the incident light and the lens arranged in front of the lens of the solid-state imaging device A conversion device having a pixel shift element that shifts the optical axis by changing the angle of light emitted to the light source, and the pixel shift element comprises a composite prism formed by combining two or more shape-fixed prisms, and Means for rotating at least one of the compound prisms by a rotation angle corresponding to the angle of the prism on a surface substantially perpendicular to the optical axis, and the prism direction of the prism in the normal mode and the prism direction in the shift mode. The prism when the rotation angle between the prism direction is 90 degrees or less and the rotation angle of the prism is 1/2 The solid-state imaging device, wherein the direction perpendicular to the direction is constituted the prism so that the pixel shift direction of light incident on the lens.
2) A resolution conversion device comprising a pixel shift element in a housing that can shift the optical axis by changing the angle of incident light and emitted light, and the pixel shift element is two or more. And a means for rotating at least one of the composite prisms by a rotation angle corresponding to the angle of the prism on a surface substantially perpendicular to the optical axis. When capturing a captured image in the normal mode and a captured image in the shift mode with the prism, a rotation angle between the prism direction of the prism in the normal mode and the prism direction of the prism in the shift mode is 90 degrees or less. The pixel shift method of light incident on the lens is a partial rotation and the direction perpendicular to the prism direction when the rotation angle of the prism is ½ Resolution conversion apparatus characterized by being configured the prism so as to be.

本発明の固体撮像装置及び解像度変換装置によれば、装置を高価にすることなく且つコンパクト性を失うことなく、容易に撮影画像の解像度を高めることができる。   According to the solid-state imaging device and the resolution conversion device of the present invention, it is possible to easily increase the resolution of a captured image without making the device expensive and without losing compactness.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の固体撮像装置の第1の実施形態に係る構成を示した図である。デジタルスチルカメラ(DSC)1のレンズ11の前方にピクセルシフトアダプター2が配置されている。このピクセルシフトアダプター2はピクセルシフト素子(ガラス又はプラスチックプリズム等)21が内蔵され、上記したレンズ11の前方に着脱自在に配置されるようになっている。また、2fはピクセルシフトアダプター2の正面図であり、プリズム21の回転方向を手動で切り替える切替ボタン22が取り付けてある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration according to the first embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. A pixel shift adapter 2 is disposed in front of the lens 11 of the digital still camera (DSC) 1. This pixel shift adapter 2 includes a pixel shift element (glass or plastic prism) 21 and is detachably disposed in front of the lens 11 described above. 2f is a front view of the pixel shift adapter 2, and a switching button 22 for manually switching the rotation direction of the prism 21 is attached.

次に本実施形態の動作について説明する。デジタルスチルカメラ1を固定した後、(1)ピクセルシフトアダプター2をデジタルスチルカメラ1のレンズ11の前方に配置する。(2)ピクセルシフトアダプター2の切替ボタン22を切り替えて、例えば通常モードを設定して、(3)前記通常モードで撮影Aを行う。(4)切替ボタン22を切り替えてプリズム21の回転角方向を変更してシフトモードにして撮影Bを行う。   Next, the operation of this embodiment will be described. After fixing the digital still camera 1, (1) the pixel shift adapter 2 is disposed in front of the lens 11 of the digital still camera 1. (2) The switching button 22 of the pixel shift adapter 2 is switched to set, for example, the normal mode, and (3) shooting A is performed in the normal mode. (4) The switching button 22 is switched to change the rotation angle direction of the prism 21 to change to the shift mode and perform photographing B.

ここで、上記した切替ボタン22を切り替えると、図2に示すようにプリズム21が光軸回りに回転する。通常モードでは、プリズム21の方向はAの方向であるが、シフトモードではBの方向になり、その際のシフト量をベクトルで表示すれば図3に示すようにS=S2−S1である。このように、プリズム21を光軸回りに回転させると、図4に示すように被写体が例えば0.0115度ずれてCCD12に結像されることになる。プリズムの回転は光軸に垂直な面内方向であればよく、回転中心を光軸以外にとることもできる。例えば回転角が小さい場合、切替ボタンに対向する位置に突起を設け、この点を中心に回転させてもよい。   Here, when the switching button 22 described above is switched, the prism 21 rotates around the optical axis as shown in FIG. In the normal mode, the direction of the prism 21 is the A direction, but in the shift mode, the direction is the B direction. If the shift amount at that time is displayed as a vector, S = S2-S1 as shown in FIG. Thus, when the prism 21 is rotated around the optical axis, the subject is imaged on the CCD 12 with a deviation of 0.0115 degrees, for example, as shown in FIG. The prism may be rotated in the in-plane direction perpendicular to the optical axis, and the center of rotation can be other than the optical axis. For example, when the rotation angle is small, a protrusion may be provided at a position facing the switching button, and the protrusion may be rotated around this point.

図5(a)は通常モードの撮影Aとシフトモードの撮影Bの2回の撮影で得られる被写体像で、両被写体は矢印Sの方向に例えば2.44μmずれている。これら両被写体像を合成すると、320万画素が図5(b)に示す1280万画素の画像と同じ解像度になる。   FIG. 5A shows a subject image obtained by two shootings of shooting A in normal mode and shooting B in shift mode, and both subjects are shifted by 2.44 μm in the direction of arrow S, for example. When these two subject images are combined, 3.2 million pixels have the same resolution as the 12.8 million pixel image shown in FIG.

図5(c)は通常モードの撮影Aの画面Aとシフトモードの撮影Bの画面Bを示し、これら画面を合成することにより、図5(d)に示すようになり(CはA,Bで補完される)、上記のように解像度を向上させることができる。   FIG. 5C shows a screen A for shooting mode A in normal mode and a screen B for shooting mode B in shift mode. By combining these screens, the screen becomes as shown in FIG. The resolution can be improved as described above.

光軸のシフト量(角度)と固体撮像素子上の被写体像のシフト量(距離)の関係はレンズの焦点距離により決まる。従ってズームレンズの場合には、焦点距離に合わせてプリズムの回転角を変化させればズームの全領域で使用可能となる。切替ボタンの回転角を広くし、焦点距離に応じた目盛とストッパーを設けるのも1つの方法である。   The relationship between the shift amount (angle) of the optical axis and the shift amount (distance) of the subject image on the solid-state image sensor is determined by the focal length of the lens. Therefore, in the case of a zoom lens, it can be used in the entire zoom area by changing the rotation angle of the prism in accordance with the focal length. One method is to widen the rotation angle of the switching button and provide a scale and a stopper according to the focal length.

又、シフト方向の量を変えることにより種々の合成画像を得ることができる。例えば水平方向にシフトすれば水平方向の解像度が上がる。これは、ピクセルシフト機能部全体を回転させる機構を付加させることにより可能となる。又、シフト量を分割して順次シフトさせて解像し合成すれば解像力が数倍良くなる。   Various composite images can be obtained by changing the amount in the shift direction. For example, shifting in the horizontal direction increases the horizontal resolution. This can be achieved by adding a mechanism for rotating the entire pixel shift function unit. Further, if the shift amount is divided and sequentially shifted to be resolved and synthesized, the resolution is improved several times.

図6はピクセルシフト素子である上記プリズム21の構造を示した図である。プリズム21は図6(a)に示すように単体でも良いし、図6(b)、図6(c)に示すように微小角度を有する2枚のプリズムを合わせた複合プリズムでも良い。複合プリズムにするとプリズム単体の角度を大きくすることができ、単体のプリズムでは難しい微小角のプリズムを容易に制作することができると共に、色収差を無くすことができる。   FIG. 6 is a diagram showing the structure of the prism 21 which is a pixel shift element. The prism 21 may be a single unit as shown in FIG. 6 (a), or may be a composite prism formed by combining two prisms having a minute angle as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c). When a composite prism is used, the angle of the prism alone can be increased, and it is possible to easily produce a prism having a small angle, which is difficult with a single prism, and to eliminate chromatic aberration.

このような複合プリズムは、ピクセルシフト時、一体で回転させることによりシフト量を変更しても良いが、複合プリズムの一部を回転させてシフト量を変更させることもできる。この場合は図6(c)に示すように2枚の同一形状プリズムを180度回転させて配置することもでき、前記一部を回転させる場合、1枚のプリズムの持つ角度を大きくすれば回転角を小さくすることができる。   In such a composite prism, the shift amount may be changed by rotating integrally during pixel shift, but the shift amount can also be changed by rotating a part of the composite prism. In this case, as shown in FIG. 6 (c), two identically shaped prisms can be rotated by 180 degrees, and when the part is rotated, if the angle of one prism is increased, the prism is rotated. The corner can be reduced.

本実施形態によれば、例えば1280万画素の高画質の画像を安価且つ容易に得ることができる。しかも、ピクセルシフトアダプター2をデジタルスチルカメラ1の前に置く方式なので、デジタルスチルカメラ1の通常撮影時のコンパクト性を損なうことがない。又、デジタルスチルカメラ1にピクセルシフト機能がある場合は、これと組み合わせることにより、2560万画素相当のウルトラ高画質の静止画を安価に得ることもできる。また、コンパクトVHS−C及びDVC静止画にも応用可能である。   According to the present embodiment, a high-quality image of, for example, 12.8 million pixels can be obtained inexpensively and easily. In addition, since the pixel shift adapter 2 is placed in front of the digital still camera 1, the digital still camera 1 does not lose its compactness during normal shooting. If the digital still camera 1 has a pixel shift function, an ultra high-quality still image equivalent to 25.6 million pixels can be obtained at a low cost by combining it with this. It can also be applied to compact VHS-C and DVC still images.

尚、上記実施形態では、デジタルスチルカメラ1とは別体のピクセルシフトアダプター2をその前に配置する構成であったが、図7(a)に示すように、ピクセルシフトアダプター2の台座201にデジタルスチルカメラ1を装着して、ピクセルシフトアダプター2をデジタルスチルカメラ1の前方の所定の位置に確実に配置する構成とすることも出来る。又、図7(b)に示すように、分離タイプの別体とする構成もある。   In the above embodiment, the pixel shift adapter 2 that is separate from the digital still camera 1 is arranged in front of the digital still camera 1. However, as shown in FIG. The digital still camera 1 can be mounted, and the pixel shift adapter 2 can be reliably arranged at a predetermined position in front of the digital still camera 1. Moreover, as shown in FIG.7 (b), there also exists a structure made into a separate type separate body.

又、図8はデジタルスチルカメラ1にピクセルシフトアダプター2を装着して高解像度化を図る実施例であるが、通常モードと高解像度モードを選択する手動の選択モードボタン15がデジタルスチルカメラ1に設けられており、操作性を向上させることができる。高解像度モードとしては、撮影した画像に電気的なマーキングを付加することにより、すきな時に合成することができる機能を付加することもできる。   FIG. 8 shows an embodiment in which the pixel shift adapter 2 is attached to the digital still camera 1 to increase the resolution. A manual selection mode button 15 for selecting the normal mode and the high resolution mode is provided on the digital still camera 1. It is provided and operability can be improved. As the high resolution mode, a function that can be combined at a favorite time can be added by adding an electrical marking to the photographed image.

図9は図8に示した実施例と同様であるが、本例ではピクセルシフトアダプター2をデジタルスチルカメラ1に装着する際にスイッチ16をアダプター2により自動的に押して、高解像度モードに自動的に入るようになっているため、図8の実施例よりも更に操作性を向上させることができる。   FIG. 9 is similar to the embodiment shown in FIG. 8, but in this example, when the pixel shift adapter 2 is attached to the digital still camera 1, the switch 16 is automatically pressed by the adapter 2 to automatically enter the high resolution mode. Therefore, the operability can be further improved as compared with the embodiment of FIG.

又、上記実施形態では、ピクセルシフト量を変化させる切替ボタン22は図10(a)に示すように、手動回転させる構成であったが、図10(b)で示すように電動で回転させる構成として、操作性を向上させることができる。更に、図10(c)に示すようにデジタルスチルカメラ1の本体側の操作により電動ピクセルシフト動作を制御する構成として更に操作性を向上させることもできる。例えば、ズームレンズの場合はレンズの焦点距離に応じて回転量を制御することもできる。   Further, in the above embodiment, the switching button 22 for changing the pixel shift amount is configured to be manually rotated as shown in FIG. 10A, but is configured to be electrically rotated as shown in FIG. 10B. As a result, operability can be improved. Furthermore, as shown in FIG. 10C, the operability can be further improved by controlling the electric pixel shift operation by the operation on the main body side of the digital still camera 1. For example, in the case of a zoom lens, the amount of rotation can be controlled according to the focal length of the lens.

図11は、本発明の固体撮像装置の第2の実施形態に係る構成を示した図である。本例は、図11(a)に示すようにデジタルスチルカメラ1に一体にピクセルシフトアダプター2が取り付けられており、このピクセルシフトアダプター2に対してピクセルシフト素子であるプリズム21が図11(b)に示すように着脱自在に装着されている。   FIG. 11 is a diagram showing a configuration according to the second embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. In this example, a pixel shift adapter 2 is integrally attached to the digital still camera 1 as shown in FIG. 11A, and a prism 21 serving as a pixel shift element is connected to the pixel shift adapter 2 in FIG. ) Is detachably mounted as shown in FIG.

次に本実施形態の動作について説明する。通常撮影を行う時は、ピクセルシフト素子(プリズム)21をピクセルシフトアダプター2から取り外した状態で撮影する。高解像度撮影を行いたい時は、まず、ピクセルシフト素子(プリズム)21をピクセルシフトアダプター2から取り外した状態の通常モードで撮影した後、ピクセルシフト素子21をピクセルシフトアダプター2に装着して、同一被写体をシフトモードで再度撮影する。   Next, the operation of this embodiment will be described. When performing normal photographing, photographing is performed with the pixel shift element (prism) 21 removed from the pixel shift adapter 2. When you want to perform high-resolution photography, first shoot in the normal mode with the pixel shift element (prism) 21 removed from the pixel shift adapter 2, and then attach the pixel shift element 21 to the pixel shift adapter 2. Take the subject again in shift mode.

その後、上記2枚の撮像画像を合成することにより、高解像度の撮影画像を得ることができ、図1に示した第1の実施形態と同様の効果がある。特に、本例は構成が簡単のため、より安価に高解像度撮影が可能になる。   After that, by synthesizing the two captured images, a high-resolution captured image can be obtained, which has the same effect as the first embodiment shown in FIG. In particular, since this example has a simple configuration, high-resolution imaging can be performed at a lower cost.

図12は、本発明の固体撮像装置の第3の実施形態に係る構成を示した図である。本例は、デジタルスチルカメラ1のレンズ11の前方にピクセルシフト素子としてミラー24を用いたピクセルシフトアダプター2を有している。ピクセルシフトアダプター2は通常モードとシフトモードを切り替える切替ボタン22が付いている。   FIG. 12 is a diagram showing a configuration according to the third embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. In this example, a pixel shift adapter 2 using a mirror 24 as a pixel shift element is provided in front of the lens 11 of the digital still camera 1. The pixel shift adapter 2 has a switch button 22 for switching between the normal mode and the shift mode.

次に本実施形態の動作について図13を参照して説明する。ミラー24はレンズ11の前方に所定角度(45度)傾けて配置される。このミラー24の傾きは切替ボタン22を回動させることにより、ミラー24を変化させるようになっている。これにより、通常モードに比べて、ミラー24が0.0115度傾くため、被写体が100Aから100Bにずれたように、CCD12上の結像がずれて、以下ピクセルシフト撮影を行うことができ、第1の実施形態と同様の効果があるが、特にピクセルシフト素子としてミラー24を用いたため、色収差がない高品質の画像を得ることができる。ミラー24とわずかに傾いた面内方向でミラーを回転させても同様の効果が得られる。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The mirror 24 is disposed at a predetermined angle (45 degrees) in front of the lens 11. The inclination of the mirror 24 is changed by rotating the switching button 22. As a result, the mirror 24 is tilted by 0.0115 degrees compared to the normal mode, so that the image on the CCD 12 is shifted as if the subject is shifted from 100A to 100B. Although there is an effect similar to that of the first embodiment, since the mirror 24 is used as the pixel shift element, a high-quality image free from chromatic aberration can be obtained. Even if the mirror is rotated in an in-plane direction slightly inclined with respect to the mirror 24, the same effect can be obtained.

図14は本発明の固体撮像装置の第4の実施形態に係る構成を示した図である。デジタルスチルカメラ1のレンズ11とコリメータレンズ13の前方に、ピクセルシフト素子としてプラスチック等で出来た平行板25を用いるピクセルシフトアダプター2が配置されている。このピクセルシフトアダプター2はピクセルシフト機構27を動作させて平行板25を光軸に対して傾かせる切替ボタン22を有している。   FIG. 14 is a diagram showing a configuration according to a fourth embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. A pixel shift adapter 2 using a parallel plate 25 made of plastic or the like as a pixel shift element is disposed in front of the lens 11 and the collimator lens 13 of the digital still camera 1. The pixel shift adapter 2 has a switch button 22 that operates the pixel shift mechanism 27 to tilt the parallel plate 25 with respect to the optical axis.

次に本実施形態の動作を図15を参照して説明する。切替ボタン22を回すことにより、ピクセルシフト機構27をAかBへ動かして、通常撮影位置の平行板25をシフト撮影位置(図中破線)に動かすことにより、2.36度傾かせる。これにより、被写体が100Aから100Bにずれたように、CCD12上の結像がずれて、ピクセルシフト撮影を行うことができ、第1の実施形態と同様の効果があるが、特にピクセルシフト素子として平行板25を用いたため、色収差が少ない高品質の画像を得ることができる。平行板とわずかに傾いた面内方向で平行板を回転させても同様の処理が得られる。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. By turning the switching button 22, the pixel shift mechanism 27 is moved to A or B, and the parallel plate 25 at the normal shooting position is moved to the shift shooting position (broken line in the figure), thereby tilting 2.36 degrees. As a result, the image on the CCD 12 is shifted as if the subject is shifted from 100A to 100B, so that the pixel shift photographing can be performed, and there is an effect similar to that of the first embodiment. Since the parallel plate 25 is used, a high quality image with little chromatic aberration can be obtained. The same processing can be obtained even if the parallel plate is rotated in an in-plane direction slightly inclined with respect to the parallel plate.

図16は本発明の固体撮像装置の第5の実施形態に係る構成を示した図である。本例は、デジタルスチルカメラ1のレンズ11の前方に、面平行に配置される2個のピクセルシフト素子21−1、21−2を装着できるピクセルシフトアダプター2を配置する構成を有している。   FIG. 16 is a diagram showing a configuration according to the fifth embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. This example has a configuration in which a pixel shift adapter 2 to which two pixel shift elements 21-1 and 21-2 arranged in parallel with each other can be mounted in front of the lens 11 of the digital still camera 1. .

次に本実施形態の動作について説明する。まず、ピクセルシフト素子21−1,21−2の通常モードで撮影Aを行い、21−1のシフトモードで撮影Bを行う。次に、21−1通常、21−2シフトモードで撮影Cを行い、21−1,21−2シフトモードにして撮影Dを行う。これにより図17に示すように被写体がA、B、C、Dのようにずれるため、図示されないCCD上では、図18(a)に示すような画面A、B、C、Dが得られ、これらを合成すると図18(b)に示すようなウルトラ高解像度の画面が得られることになる。   Next, the operation of this embodiment will be described. First, shooting A is performed in the normal mode of the pixel shift elements 21-1, 21-2, and shooting B is performed in the shift mode of 21-1. Next, the photographing C is performed in the 21-1 normal, 21-2 shift mode, and the photographing D is performed in the 21-1, 21-2 shift mode. As a result, as shown in FIG. 17, the subject is displaced as A, B, C, and D, so that a screen A, B, C, and D as shown in FIG. When these are combined, an ultra-high resolution screen as shown in FIG. 18B is obtained.

これにより、本実施形態では上記実施形態に比べて更なる高解像度の撮影を容易且つ安価に行うことができる。   As a result, in the present embodiment, it is possible to easily and inexpensively perform shooting with higher resolution than in the above-described embodiment.

図19は本発明の固体撮像装置の第6の実施形態に係る構成を示した図である。   FIG. 19 is a diagram showing a configuration according to the sixth embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.

図19(a)の例は、通常のピクセルシフト撮影機能を持っていないデジタルスチルカメラ1にピクセルシフトアダプター2を装着し、又、デジタルスチルカメラ1にパーソナルコンピュータ3が接続されている。   In the example of FIG. 19A, a pixel shift adapter 2 is attached to a digital still camera 1 that does not have a normal pixel shift photographing function, and a personal computer 3 is connected to the digital still camera 1.

この場合も、通常モードで1枚撮影し、シフトモードで1枚撮影して、2枚の画像を得るが、この2枚の画像を合成して高解像度の画像を作成する合成機能がデジタルスチルカメラ1にはない。そこで、デジタルスチルカメラ1から上記2枚の画像をパーソナルコンピュータ3に送って、前記合成を合成ソフトとパーソナルコンピュータ3に行わせることにより、高解像度の画像を得るようにしている。   In this case as well, one image is taken in the normal mode and one image is taken in the shift mode to obtain two images. The compositing function for synthesizing these two images to create a high-resolution image is a digital still. Not in camera 1. Therefore, the above-mentioned two images are sent from the digital still camera 1 to the personal computer 3, and the composition is performed by the composition software and the personal computer 3, so that a high-resolution image is obtained.

同様に2枚の撮影画像を合成ソフトとプリンタ4に行わせる構成が図19(b)である。   Similarly, FIG. 19B shows a configuration for causing the composite software and the printer 4 to perform two shot images.

本実施形態によれば、通常のピクセルシフト機能を持っていないデジタルスチルカメラ1でも、別体のピクセルシフトアダプター2とパーソナルコンピュータ3又はプリンタ4があれば、手軽に高解像度の撮影を行うことができる。   According to the present embodiment, even with a digital still camera 1 that does not have a normal pixel shift function, if a separate pixel shift adapter 2 and a personal computer 3 or a printer 4 are provided, high-resolution imaging can be easily performed. it can.

本発明の固体撮像装置の第1の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 1st Embodiment of the solid-state imaging device of this invention. 図1に示したプリズムの回転動作を説明する図である。It is a figure explaining the rotation operation | movement of the prism shown in FIG. 図1に示したプリズムのシフト量を説明する図である。It is a figure explaining the shift amount of the prism shown in FIG. 図1の装置によるピクセルシフト撮影動作を説明する図である。It is a figure explaining the pixel shift imaging operation by the apparatus of FIG. 図1に示した装置のピクセルシフトアダプターを用いて高解像度の撮影画像を得られる原理を説明する図である。It is a figure explaining the principle which can obtain a high-resolution picked-up image using the pixel shift adapter of the apparatus shown in FIG. 図1に示したピクセルシフト素子であるプリズムの構造例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the prism which is a pixel shift element shown in FIG. 図1に示したピクセルシフトアダプターの実施例を示した図である。It is the figure which showed the Example of the pixel shift adapter shown in FIG. 図1に示したピクセルシフトアダプターの他の実施例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another example of the pixel shift adapter illustrated in FIG. 1. 図1に示したピクセルシフトアダプターの更に他の実施例を示した図である。FIG. 6 is a view showing still another embodiment of the pixel shift adapter shown in FIG. 1. 図1に示した切替ボタンの操作構成例を示した図である。It is the figure which showed the example of an operation structure of the switch button shown in FIG. 本発明の固体撮像装置の第2の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 2nd Embodiment of the solid-state imaging device of this invention. 本発明の固体撮像装置の第3の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 3rd Embodiment of the solid-state imaging device of this invention. 図12に示したミラーによるピクセルシフト動作を説明する図である。It is a figure explaining the pixel shift operation | movement by the mirror shown in FIG. 本発明の固体撮像装置の第4の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 4th Embodiment of the solid-state imaging device of this invention. 図14に示した平行板によるピクセルシフト動作を説明する図である。It is a figure explaining the pixel shift operation | movement by the parallel plate shown in FIG. 本発明の固体撮像装置の第5の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 5th Embodiment of the solid-state imaging device of this invention. 図15の装置でピクセルシフト撮影を行った時の被写体のずれを説明する図である。FIG. 16 is a diagram for explaining subject displacement when pixel shift photographing is performed with the apparatus of FIG. 15. 図15の装置でピクセルシフト撮影を行った時の撮像画像が高解像度になる原理を説明する図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a principle that a captured image when a pixel shift photographing is performed with the apparatus of FIG. 本発明の固体撮像装置の第6の実施形態に係る構成を示した図である。It is the figure which showed the structure which concerns on 6th Embodiment of the solid-state imaging device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 デジタルスチルカメラ
2 ピクセルシフトアダプター
3 パーソナルコンピュータ
4 プリンタ
11 レンズ
12 CCD
13 コリメータレンズ
15 選択モードボタン
16 スイッチ
21 プリズム
21−1、21−2 ピクセルシフト素子
22 切替ボタン
24 ミラー
25 平行板
27 ピクセルシフト機構
201 台座

1 Digital Still Camera 2 Pixel Shift Adapter 3 Personal Computer 4 Printer 11 Lens 12 CCD
13 Collimator Lens 15 Selection Mode Button 16 Switch 21 Prism 21-1, 21-2 Pixel Shift Element 22 Switch Button 24 Mirror 25 Parallel Plate 27 Pixel Shift Mechanism 201 Pedestal

Claims (2)

ピクセルシフト機能で撮影した通常モードの撮像画像とシフトモードの撮像画像とを合成する機能を有する固体撮像装置において、
前記固体撮像装置のレンズの前方に配置され、入射される光と前記レンズに射出する光の角度を変更して光軸をずらすピクセルシフト素子を備えた変換装置と、
前記ピクセルシフト素子は2枚以上の形状固定のプリズムを合わせて形成される複合プリズムからなり、且つこの複合プリズムの内少なくとも1枚を光軸に略垂直な面でプリズムの角度に応じた回転角だけ回転させる手段とを有し、
前記通常モードにおける前記プリズムのプリズム方向と前記シフトモードにおける前記プリズムのプリズム方向との間の回転角が90度以下の部分回転であると共に、前記プリズムの回転角が1/2のときのプリズム方向に垂直な方向が前記レンズに入射される光のピクセルシフト方向となるよう前記プリズムを構成したことを特徴とする固体撮像装置。
In a solid-state imaging device having a function of synthesizing a captured image in a normal mode and a captured image in a shift mode captured with a pixel shift function,
A conversion device including a pixel shift element that is disposed in front of a lens of the solid-state imaging device and changes an angle of incident light and light emitted to the lens to shift an optical axis;
The pixel shift element is composed of a composite prism formed by combining two or more shape-fixed prisms, and at least one of the composite prisms has a rotation angle corresponding to the angle of the prism on a plane substantially perpendicular to the optical axis. Means for rotating only,
The prism direction when the rotation angle between the prism direction of the prism in the normal mode and the prism direction of the prism in the shift mode is a partial rotation of 90 degrees or less and the rotation angle of the prism is ½ A solid-state imaging device, wherein the prism is configured such that a direction perpendicular to the pixel is a pixel shift direction of light incident on the lens.
入射される光と射出する光の角度を変更して光軸をずらすことが可能なピクセルシフト素子を筐体内に具備して成る解像度変換装置であって、
前記ピクセルシフト素子は2枚以上の形状固定のプリズムを合わせて形成される複合プリズムからなり、且つこの複合プリズムの内少なくとも1枚を光軸に略垂直な面でプリズムの角度に応じた回転角だけ回転させる手段を有し、
前記プリズムで通常モードの撮像画像とシフトモードの撮像画像とを撮影する際、前記通常モードにおける前記プリズムのプリズム方向と前記シフトモードにおける前記プリズムのプリズム方向との間の回転角が90度以下の部分回転であると共に、前記プリズムの回転角が1/2のときのプリズム方向に垂直な方向が前記レンズに入射される光のピクセルシフト方向となるよう前記プリズムを構成したことを特徴とする解像度変換装置。
A resolution conversion apparatus comprising a pixel shift element capable of shifting an optical axis by changing an angle of incident light and emitted light in a housing,
The pixel shift element is composed of a composite prism formed by combining two or more shape-fixed prisms, and at least one of the composite prisms has a rotation angle corresponding to the angle of the prism on a plane substantially perpendicular to the optical axis. Has means to rotate only,
When capturing a captured image in the normal mode and a captured image in the shift mode with the prism, a rotation angle between the prism direction of the prism in the normal mode and the prism direction of the prism in the shift mode is 90 degrees or less. The resolution is characterized in that the prism is configured such that it is a partial rotation and the direction perpendicular to the prism direction when the rotation angle of the prism is ½ is the pixel shift direction of the light incident on the lens. Conversion device.
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