JPH02295383A

JPH02295383A - 高精細度撮像装置

Info

Publication number: JPH02295383A
Application number: JP1116943A
Authority: JP
Inventors: Haruo Sakata; 坂田　晴夫
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1990-12-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は標準的な電荷結合素子（以下本明細書において
はＣＯＤ　と略記する．）を撮像素子として使用する高
精細度撮像装置に関する。

［発明の概要コ標準的な画素配列のＣＯＤ　などの固体撮像素子４個を
光学的に各素子の位置を変位させて配置して，高分解能
画像を表示する。

■．静止画や動きの遅い被写体の撮像表示（１）固体撮
像素子を，水平，垂直とも基準となる素子の中間に位置
するように４素子配置する．例えば撮像レンズの後方に
（リレーレンズを設けたり）ハーフミラーと反射鏡を設
けて、光量を各ＣＯＤ　に等しくなるように分配する。

各素子は格子の交点に位置させる。

（２）ＣＯＤ　のうち、画素が水平方向に基準ＣＯＤ　
の画素の中間に位置するものはクロック周期（Ｔ）の　
１７２だけおくらせて駆動する。

基準となるＣＯＤ　の出力と水平に並んだＣＣＤ　の出
力信号を交互に取り出して表示する．一方，基準となる
ＣＯＤ　に対して画素間隔の　１／２だけ変位させた２
個のＣＯＤの出力も交互に取り出して前の２個のＣＯＤ
　の出力とフレイム単位で切り換えて表示する．（３）
表示系では撮像時に基準ＣＯＤ　よりも垂直に変位した
２個のＣＣＤ　の表示の際には、垂直偏向信号に基準Ｃ
ＣＤ　の走査線間隔の１／２の分だけ変位する偏向信号
を加算する。

なお、表示系はフレイム単位での画面の切り換えで゛ち
らつき″が生じないような長時間残光性の蛍光体を用い
るものとする。

■．動く被写体の場合（１）ＣＣＤ　などの固体撮像素子を撮像レンズの後方
にリレーレンズなどを挿入して光路を長くして、こ一に
３枚のハーフミラーと１枚の反射鏡で光を４分割し、各
結像位置にＣＯＤ　を１個づ＼計４個配置する．基準のＣＯＤ　に対して，水平方向には画素が互いに交
替するように画素の中間に他のＣＣＤ　の画素を位置さ
せる。このＣＯＤ　のクロック信号はＴ／２　遅延させ
る．基準ＣＣＤ　　を　＃１　とし、他を　＃２　とす
る。

（２）基準のＣＯＤ　の垂直方向の画素の間にＣＣＤ　
８３　および＃４　を位置させる。＃３は水平方向では
＃１　と　＃２の丁度中間に位置させて＃３　のＣＣＤ
　の駆動はクロックをＴ／４　遅延させる。　＃４　は
＃２　と　＃１の中間に位置させ、その駆動信号は基準
のものよりも　３Ｔ／４遅延させる。

（３）＃１，＃３，＃４，＃２　のＣＣＤの出力をＴ／
４　間隔で順次選択し表示系に供給する。

（４）表示系では垂直偏向用のウォブリング（　Ｗｏｂ
ｂｌｉｎｇ　）コイルを用いて走査線が＃１，＃２　の
ものに較べて＃３，　＃４　のものは＃１，＄２　の走
査線の丁度中間に位置するようにする．表示系には短時
間残光性の蛍光体を用いる。

［従来の技術］固体撮像素子では構成している光電変換の画素数で表示
画像の空間分解能が定まる。例えば、第１０図のＣＯＤ
　の画素間隔がＸの場合、ＣＯＤ　面上で　１／２Ｘ以
下の画像しか撮像一表示できないことはサンプリング定
理から明らかである．［発明が解決しようとする課題］このため，高解像度の画像を撮像するためには、高密度
な，画素数の多いＣＯＤ　　を用いねばならず、通常の
画素数のＣＯＤ　を用いるよりも不経済（生産性を含め
て）である．［発明の目的］本発明の目的は，標準的なＣＯＤ　を用いて高解像度の
画像を撮像し，該信号を用いて高解像度の画像を表示す
ることができる高精細度撮像装置を提供することである
。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明による高精細度撮像
装置は、　Ｘ方向およびＹ方向に光学的に互いにずらせ
て配置された　２ｎ個（ｎ：２以上の整数）の撮像素子
と、入射光を上記各素子に分岐する手段と、その撮像素
子から来る信号を選択的に表示系に供給するスイッチ手
段とを含むことを要旨とする．［作用］考え方の基本を第２図に示す．第１０図に示す通常の画
素の配列のピッチが水平方向にＸ，垂直方向にＹ　とす
ると、サンプリング定理により水平方向の情報の最高周
波数は　１／２ｘとなり、垂直方向では　１／２Ｙ　と
なる。

第２図のように水平の画素の間隔を　Ｘ／２，垂直を　
Ｙ／２　　とする。すなわち、画素数を４倍にすること
で水平方向の空間分解能を　１／Ｘ，垂直方向を　１／
Ｙ　　まで高めることができる。

なお、第２図では同一面に配置したため有効画素の大き
さが全面積の　１／４以下に表示してあるが、同一平面
でなければ画素間の重なりは単にサンプリングでのアパ
ーチャ効果として効くだけであり．ａ　　＝　　１（第
１０図）であっても構わない．実際のＣＣＤ　では開口
率（ａ２）は２５　％内外である．［実施例］以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて本発明を
一層詳細に説明するが，それらは例示に過ぎず、本発明
の枠を越えることなしにいろいろな変形や改良があり得
ることは勿論である。

第１図は本発明による高精細度撮像装置、具体的には４
倍の画素数を実現する例の構成を示すブロック図で、図
中、１　は撮像レンズ、２，３，４　はハーフミラー，
５　は反射鏡，６，７，８，９はＣＣＤ　　（画素間隔
Ｘ，Ｙ）、１０　はクロック信号発生器（周波数　ｆｃ
，Ｔ＝１／ｆＣ）．１１　はクロック遅延器　Ｔ／２、
１２は２ｆＣ発生回路，１３，１４．１５　は電子スイ
ッチ、１６　は垂直同期信号（周波数ｆｖ）、１７　は
フリップフロップ（周波数ｆＶ／２）．１８　は残光性
表示系、２８　は加算回路、２９　は垂直偏向信号，３
０　は　ｆＶ／２パルス発生器、３１　は垂直偏向コイ
ルを表わす。

条件として、使用するＣＣＤは第１０図の画素配置のも
のとする。また，二へでは原理的な構成を示すので，反
射は１回となっているが、正像に反転するためには２回
反射を用いれば良い．撮像レンズ　１　はバックフォー
カスが十分あるものとする。レンズ　１　のバックフォ
ーカスが短くて多くの反射鏡を光路に挿入できない場合
には，第５図のようにリレーレンズを用いる。レンズ　
１はハーフミラー２，３．４　　と反射鏡５　でＣＣＤ
　　６，７，８．９　　に等量の光が分配されるように
する．例えば，光損を考えなければ，ハーフミラー２は
２５　％反射してＣＣＤ　　６　へ結像し、７５　％は
透過してＣＯＤ　　７　〜９の入射光とする。　ＣＣＤ
　　６，７，８．９　　は各結像面に位置させられてい
る。ＣＯＤ　の光学像に対する相対位置は、第２図に示
すように、ＣＣＤ　６　は（１）の位置．ＣＣＤ　７は
（２）の位置，すなわち水平方向にＸ／２　シフトさせ
る．座標表示ではＸ，Ｙの画素間隔を単位に用いると以
下となる．ＣＣＤ　６　の座標（０．０）ＣＣＤ　７　の座標（　Ｘ／２　，　Ｏ　）ＣＣＤ　８
　の座標（　０　　，　Ｙ／２　）ＣＣＤ　９　の座標
（　Ｘ／２　，　Ｙ／２　）以下上記実施例の動作を説
明する。

クロック信号（周波数　ｆｃ）の発生器は、ＣＯＤ　６
．８　　を駆動する．一方、クロック遅延回路（時間Ｔ
／２，Ｔ＝　１／ｆｃ＝画素間Ｘの走査時間）１１　は
クロック信号をＴ／２遅延させてＣＯＤ　　７．９　　
を駆動する．これは第２図で明らかなように、（２），
（４）の位置がＸ／２　だけ（１），（３）に較べて変
位しているためである。ＣＣＤ　　６，７　の出カは電
子スイッチ　１４　の端子ａ，ｂ　　に接続し、　２ｆ
ｃ発生回路　１２で発生した　２ｆＣのクロックパルス
でスイッチする．電子スイッチ　１４　の出力は第３図
（ａ）のようになり，実線のＣＣＤ　　６の出力と破線
のＣＣＤ　　７　の出カがＴ／２　間隔の時系列出力と
なる。　ＣＯＤ　　８．　９　　＋７）出方も同様に電
子スイッチ　１３　の　ｃ．ｄ　　端子に接続して、２
ｆｃで切り換えて出方される．電子スイッチ　１３．１
４　の出力は電子スイッチ　１５の入力　ｅ，ｆ　　に
接続する。電子スイッチ　１５は画面単位のスイッチで
あり、順次走査ではＶＤ垂直同期（周波数ｆｖ）１６　
　をフリップフロップ１７などで　１／２　の周波数　
ｆＶ／２のパルスとして電子スイッチ　１５　をＣＣＤ
　　６．７の出力とＣＣＤ　　８，９　　の出カを交互
に出カするように切り換えて表示系（　ＣＲＴ　など）
１８　に供給する．表示系　１８　には長時間残光のも
のを用いるので、電子スイッチ　１５の切換えによるち
らつきは生じない．したがって、第１図のシステムは静
止画や、ゆっくりした動きの場合の表示に適している．なお、飛越し走査の場合には，ＶＤ１６　の代わりにフ
レイムパルスを用いれば良い．第３図（ｂ）はスイッチ
　１５　の出力（上）とスイッチ信号　１７（下）の例
である。

第４図は第１図の表示画面の走査パターンを示す。スイ
ッチ　１５　がｅ　の場合には、第２図（ｂ）の（１）
，（２）の信号を交互に表示し、スイッチ　１５　がｆ
　の場合には（３），（４）を（１），（２）の走査線
の中間に表示する．第１図の垂直偏向コイル３１　には
、この走査のために垂直偏向信号（周波数ｆｖ）２９　
　にブリップフロップ１７の出力を　ｆｖ／２　パルス
発生器３０で調整した　ｆｖ／２　パルスを加算回路２
８で加えて垂直偏向を行ない、（１），（２）の系列と
（３），（４）の系列が画面上で交互に位置するように
する。

第５図は第１図のレンズ　１　のバックフォーカスが長
くない場合には、リレーレンズ２５，２６　を用いて結
像面を　ＣＯＤ　　２７　上に位置させる。リレーレン
ズ２５．２６　の間は十分に長くとれるので、その間に
ハーフミラー、２，３，４　および反射鏡５　を挿入す
る。２６は説明上のレンズ、２７　は説明上のＣＯＤ　
であり、実際にはリレーレンズ３２．３３　　をＣＯＤ
　９．８の前に設けてリレーレンズ２５　と組合せた光
学系により結像させる。

第６図は、第２図と異なって、ＣＣＤ　（１），（２）
の列と（３），（４）の列をずらして配置した例である
。

（１）のＣＣＤ　の座標（　０，　Ｏ　）第７図のＣＣ
Ｄ　６（２）のＣＣＤの座標（　Ｘ／２，Ｏ　）第７ｃｉｉ７
のＣＣＤ　７（３）のＣＯＤ　の座標（　Ｘ／４，Ｙ／２　）第７図
のＣＣＤ　８（４）のＣＣＤ　の座標（　３Ｘ／４，Ｙ／２　）第７
図のＣＣＤ　９第７図は第６図のＣＯＤ　の配置と組合せたウォブリン
グ方式の表示系の例である。第６図の（１）の系列は第
７図のＣＣＤ　　６　であり、（２）の系列は第７図の
ＣＯＤ　　７　であり、（３）の系列は第７図のＣＣＤ
　　８　であり、（４）の系列は第７図のＣＣＤ　９　
である。

（１），（３）　、すなわちＣＣＤ　　６　　と　８　
の画素の間隔はＸ／４　であるので、クロック遅延器１
９　の遅延はＴ／４　　にする。また、（１）と（４）
，すなわちＣＣＤ　　６　　と　９　の画素間隔は３ｘ
／４　であるので、クロック遅延器　１９　の出力をさ
らにクロック遅延器２０でＸ／２　に相当するＴ／２　
遅延させる。

ＣＯＤ　６　〜９　の出力を４相電子スイッチ２２　の
　ａ，ｄ，ｂ，ｃ　　に接続し、スイッチ２２　は　２
ｆＣ発生回路１２→４ｆｃ発生回路２ｎ　で発生させた
４ｆ，のスイッチパルスでＴ／４　間隔で切り換えて第
８図の時系列信号を発生させる．すなわち、第６図の素
子（１），（３），（２），（４）を順次出力し、これ
を表示系（　ＣＲＴ　など）２４　に供給する．こ一で
は走査信号を第６図の入力に合わせるために、（１），
（２）の走査位置に対して（３），（４）は（１），（
２），（１），（２）の走査線の中間に位置するように
　２ｆＣ発生回路　１２　の　２ｆｃの信号をウォブリ
ングコイル２３　に流して、（３），（４）（第７図の
ＣＯＤ　　７．９　　の出力）が画面上で下になるよう
にする。ＣＲＴ　での表示例を第９図に示す。ＣＲＴ　
（表示系）は低残光でよく、このシステムでは静止画像
のみでなく、動く被写体を撮像表示することもできる。

［発明の効果コ以上説明した通り．本発明によれば，長残光性のＣＯＤ
　を用い、静止画像や動きの少ない被写体の場合に、基
準のＣＣ０　　１個で撮像表示する場合に較べて，水平
、垂直とも２倍の空間分解能の画像を得ることができる
．短残光性のＣＣＤ　を用いる場合には，動く被写体に対
して，基準のＣＣＤ　による撮像表示に比して、水平、
垂直とも２倍の空間分解像度の画像を得ることができる
．そのほか，両方式とも特別な走査変換やメモリは不要で
，経済的であるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高精細度撮像装鱈、具体的には４
倍の画素数を実現する例の構成を示すブロック図、第２
図は４倍の高密度ＣＣＤ配列を示す平面図、第３図は第
１図のスイッチ　１４，１５　の出力信号を示す図、第
４図は表示パターンの例を示す図、第５図はリレーレン
ズ使用の例を示す概念図、第６図はＣＯＤ　の他の配列
を示す平面図、第７図はウォブリング方式表示の例を示
すブロック図，第８図は第７図の４相電子スイッチの出
力信号を示す図，第９図は第７図の低残光表示系の走査
パターンを示す図、第１０図は通常のＣＯＤ　の画素配
列を示す平面図である。１　・・・・・・・・・撮像レンズ．２，３．４　・・
・・・・・・・ハーフミラー、５・・・・・・・・・反
射鏡．６，７，８．９　・・・・・・・・・ＣＯＤ　　
（画素間隔Ｘ，Ｙ）．１０　・・・・・・・・・クロッ
ク信号発生器（周波数ｆｃ，Ｔ　＝１／ｆＣ）．１１　
　・・・・・・・・・クロック遅延器　Ｔ／２、１　２
　−−−　　２　ｆ　ｃ発生回路．１３，１４．１５　
・・・・・・・・・電子スイッチ、１６　・・・・・・
・・・垂直同期信号（周波数　ｆν）、１７・・・・・
・・・・フリップフロップ（周波数　ｆｖ／２　）　、
１８　・・・・・・・・・残光性表示系，１９・・・・
・・・・・クロック遅延器Ｔ／４、２０・・・・・・・
・・クロック遅延器Ｔ／２、２ｎ・旧・・・・・４ｆＣ
発生器，２２・・・・・・・・・４相電子スイッチ，２
３・・・・・・・・・ウォブリングコイル、２４・・・
・・・・・・低残光表示系、２５，３２．３３　　・・
・・・・・・・リレーレンズ、２６　・・・・・・・・
・説明上のリレーレンズ、２７・・・・・・・・・説明
上のＣＣＤ　、２８　・・・・・・・・・加算回路、２
９　・・・・・・・・・垂直偏向信号、３０・・・・・
・・・・　ｆｖ／２パルス発生器、３１　・・・・・・
・・・垂直偏向コイル。特許出願人　タラリオン株式会社

Claims

【特許請求の範囲】Ｘ方向およびＹ方向に光学的に互いにずらせて配置され
た２＾ｎ個（ｎ：２以上の整数）の撮像素子、入射光を上記各素子に分岐する手段、およびその撮像素
子から来る信号を選択的に表示系に供給するスイッチ手
段を含むことを特徴とする高精細度撮像装置。