JPH0350967A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光、電気変換手段を有するビデオカメラ等の
撮像装置に関する。

従来の技術 近年、ビデオカメラ等の撮像装置には、固体撮像素子が
使用されている。固体撮像素子は、小型軽量、空間分解
能が画面で一様、低残像である等の種々の長所がある。

しかし、ＨＤＴＶ、ＨＤＴＶ等、解像度の一層の向上が
望まれている中で、ＩＣＣ加工精度９留留の面から、固
体撮像素子の高画素化が課題となっている。以下、図面
を参照しながら説明する。第４図（Ａ）は、従来の撮像
装置２３の構成を示すブロック図、第４図（Ｂ）は、従
来の撮像装置に使用される固体撮像素子の画素配置であ
る。第４図（Ａ）において、２０は、撮像レンズ、２１
は、第４図（Ｂ）の画素配置を有する撮像素子、２２は
出力端である。

以上のように構成された従来の実施例において、撮像装
置２３の水平解像度は、第４図（Ｂ）に示す光センサ２
４の、水平画素間隔ａで決定され、垂直解像度は、光セ
ンサ２４の垂直画素間隔すで決定される。解像度を向上
させる為には、画素間隔ａおよびｂを、より小さくする
必要がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、単純に、画素間
隔ａおよびｂを小さくせざるを得す、ＩＣ加工精度上、
限界があり、更に、開口率も大幅に低下する為、充分な
高解像度を達成することは困難であった。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明によるＩｉ像装置は
、撮像レンズと、光学ローパスフィルタと、斜め格子配
置光電変換手段と、ライン毎にサンプル位相が反転する
リサンプル手段と、出力・瑞と、画面の所定の領域につ
いて、ノンインタレース変換を行なう、エリアメモリと
、垂直ハイパスフィルタと、検波手段と、光学ローパス
フィルタ振幅制御手段と、光学ローパスフィルタ駆動手
段と、光電変換手段駆動装置とで構成され、前記撮像レ
ンズを経た入射光は、前記光学ローパスフィルタにより
、不要周波数帯域成分を除去された後、前記斜め格子配
置光電変換手段に入力され、光、電気変換を受け、前記
リサンプル手段にて、ラインオフセットサンプリングさ
れ、前記出力端に出力される様に構成されており、前記
リサンプル手段の出力信号は、更に、前記エリアメモリ
へ入力され、ノンインタレース変換を受けた後、前記垂
直ハイパスフィルタを経て、画面の垂直方向に対する高
周波成分が抽出され、前記検波手段により、垂直高周波
成分の量を検出し、前記光学ローパスフィルタ振幅制御
手段において、前記検波手段の出力に応じて、前記光学
ローパスフィルタ駆動手段の振幅を制御し、前記検波手
段の出力が最大となる様にすることにより、前記光学ロ
ーパスフィルタを経た入射光が、前記斜め格子配置光電
変換手段上にて、フィールド毎に、垂直方向画素間隔の
１／２だけシフトし、垂直方向の解像度を２倍に上げる
様に構成され、前記斜め格子配置光電変換手段からの画
素信号の読出しおよび、前記リサンプル手段の制御およ
び、前記光学ローパスフィルタ駆動手段の制御を、前記
光電変換手段駆動装置にて行なうように構成されている
。また、前記斜め格子配置光電変換手段の各画素に、２
枚以上の色フィルタを塗布し、輝度信号と共に、色信号
を得る様に構成されている。また、前記光学ローパスフ
ィルタの遮断周波数領域として、画素の斜め格子配置に
伴って発生する、２次元周波数軸上の斜め方向のエイリ
アス成分を除去する様に設定されている。また、前記光
学ローパスフィルタが、フィールド毎に、光軸方向に対
する角度を変化させることにより、前記、斜め格子配置
光電変換手段への入射光の光路をシフトし、前記、出力
端に現れる信号が、インタレース信号となる様に、構成
されている。

作用 本発明の撮像装置は、上記した構成をとることにより、
従来例に比べて、同一画素数でもって、水平、垂直共に
、２倍の解像度を有する。

実施例 以下、本発明による撮像装置の一実施例を図面を参照し
ながら説明する。第１図は、本発明の撮像装置の一実施
例を示すブロック図である。第１図において、１は撮像
レンズであり、撮像レンズ１によって形成された被写体
像は、光学ローパスフィルタ１Ｂ（光学ＬＰＦ）を経て
、斜め格子配置光電変換手段１１によって光、電気変換
をうける。ここで、前記斜め格子配置光電変換手段１１
は、第２図に示す様に、光センサが、斜め格子状に配列
されている。水平方向の画素間隔はａ、垂直方向の画素
間隔はｂとする。水平方向解像度は、第２図に示す通り
、前ラインの画素が、現ラインの画素の間に存在する様
な、補間画素配置となっているため、見かけ上、２倍に
向上する。また、垂直方向解像度は、第２図（Ａ）に示
すように、奇数フィールドと偶数フィールドで、光路を
ｂ／２だけシフトすることにより、２倍に向上する。２
フイールドの総合画素配置は、第２図（Ｂ）の様になる
。光路シフトは、前記光学ＬＰＦを、フィールド毎に光
軸方向に対して傾けることで達成する。

前記斜め格子配置光電変換手段からの電気信号読出しは
、光電変換手段駆動装置１２から出力される続出しパル
スによって制御される。前記読出しパルスによって、前
記斜め格子配置光電変換手段から読み出される電気信号
は、画素配置が斜めであるにも関らず、前ラインと現ラ
インとで、位相がそろっている。したがって、リサンプ
ル手段１４により、ライン尤フセットのタイミングとな
る様に、再標本化を行なう。再標本化パルスは、前記光
電変換手段駆動装置１２から出力される。

前記リサンプル手段を経た信号は、出力端１５と、エリ
アメモリ１６とに入力される。前記エリアメモリは、２
フイ一ルド分のデータをノンインタレース変換し、かつ
メモリ領域は画面の所定のエリア、例えば、オートフォ
ーカスに使用するエリア等に設定される１次に、垂直ハ
イパスフィルタ１７（垂直ＨＰＦ）によ°す、前記エリ
アメモリ１６からの出力信号に対し、画面の垂直方向に
高域通過フィルタ処理を行なう。前記垂直ＨＰＦ　１７
を経た信号は、検波手段３０にて検波され、光学ローパ
スフィルタ振幅制御手段３１に入力される。前記光学ロ
ーパスフィルタ振幅制御手段３１は、前記検波手段３０
の出力レベルを監視し、出力レベルが最大すなわち垂直
方向周波数成分が最大となる様に、光学ローパスフィル
タ駆動手段１９を制御する。前記光学ローパスフィルタ
駆動手段１９は、前記光学ローパスフィルタ１８の光軸
に対する傾き角を決定する。傾き角の大きさは、前記光
学ローパスフィルタ振幅制御手段３１によって制御され
、傾き周期は、前記光電変換手段駆動装置１２から出力
されるフィールド信号によって制ｉ：［０される。光学
ローパスフィルタ駆動手段１９は、例えばピエゾ振動子
等で構成される。光学ローパスフィルタ駆動手段１９の
動作を第３図に示す。

第３図（Ａ）に示すように、奇数フィールドにおいて、
撮像レンズ１を通過した入射光は、光学ローパスフィル
タ１８を経て、斜め格子配置光電変換手段１１に入力さ
れる。偶数フィールドにおいては、第２図（Ｂ）に示す
ように、光学ローパスフィルタ駆動手段１９によって、
光学ローパスフィルタ１８は、光軸方向から見て上下の
方向に傾く。

入射光は、前記斜め格子配置光電変換手段の垂直画素間
晴の半分、ｂ／２だけシフトする。

前記斜め格子配置光電変換手段の各画素は、２枚以上の
色フィルタを塗布するようにする。従来、２ライン加算
によって、色信号を得ていたが、垂直解像度が半分に落
ちていた問題点を克服する。

色フィルタとしては１９例えば第２図（Ａ）に示すよう
に、第１の画素３２を２分割し、Ｃ，、Ｃ２を塗布し、
第２の画素３３を２分割し、Ｃ３，Ｃ。

を塗布する構成とする。

また、前記光学ローパスフィルタ１８の遮断周波数領域
として、第５図に示す、中央の菱形５０以外の領域に設
定する。第５図において、５１は、画素の直流成分、５
２は、垂直サンプリング周波数、５３は、斜め方向サン
プリング周波数、５４は、水平サンプリング周波数であ
り、５２．５３゜５４は、不要なエイリアスである。特
に、画素の斜め格子配置に伴なって発生する、斜め方向
サンプリング周波数５３を落すために、菱形通過域５０
に設定する必要がある。

また、前記光学ローパスフィルタ１８は、フィールド毎
に傾き角が変化するため、前記斜め格子配置光電変換手
段１１の出力は、インタレース信号となる。

なお、本発明においては、光学ローパスフィルタの傾き
角を変化させたが、他の光学素子を傾けてもよい。更に
は、斜め格子配置光電変換手段を、光軸方向に垂直に並
行移動させてもよい、また、本発明で述べた光学ＬＰＦ
振幅制御の手法を、電気光学素子を用いた光路シフトの
制御に使用してもよい。また、光学ローパスフィルタ１
Ｂを、光軸の左右方向、あるいは斜め方向に傾け、水平
解像度向上を図ってもよい。ただし、水平ナイキスト周
波数に、フィールドフリッカが発生する。また、光学ロ
ーパスフィルタを振動させる例を示したが、他の光学素
子と同時に振動させてもよい。また、前記斜め格子配置
光電変換手段１１と、前記リサンプル手段１４の間にＡ
Ｄ変換器を有し、以下のフロフクを、デジタル回路で構
成してもよい。また、第５図において、光学ローパスフ
ィルタの通過域を、菱形領域５０に設定すると述べたが
、インタレース走査によるフィールドフリッカ５５が発
生するため、より望ましくは、フィールドフリッカ５５
を除去し、垂直方向の解像度を滅失させる様に、光学ロ
ーパスフィルタの通過域を設定するとよい。

発明の効果 以上のように、本発明の撮像装置によれば、水平、垂直
共に、従来の２倍の解像度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における撮像装置のブロック
図、第２図（Ａ）は斜め格子配置光電変換手段における
光センサの配置、および、各フィールドにおける相対位
置を示す模式図、第２図（Ｂ）は２フイールドを総合し
た場合の光センサ配置を示した模式図、第３図（Ａ）、
　（Ｂ）は本発明における光学ローパスフィルタ駆動手
段の動作を示すブロック図、第４図（Ａ）は従来例にお
ける撮像装置のブロック図、第４図（Ｂ）は従来例にお
ける撮像素子の画素配置を示す模式図、第５図は本発明
における撮像装置により発生するエイリアスおよび、光
学ローパスフィルタの必要通過帯域を示した２次元周波
数における模式図である。 １・・・・・・損保レンズ、１８・・・・・・光学ロー
パスフィルタ、１１・・・・・・斜め格子配置光電変換
手段、１４・・・・・・リサンプル手段、１５・・・・
・・出力端、１６・・・・・・エリアメモリ、１７・・
・・・・垂直ハイパスフィルタ、３０・・・・・・検波
手段、３１・・・・・・光学ローパスフィルタ振幅制御
手段、１９・・・・・・光学ローパスフィルタ駆動手段
、１２・・・・・・光電変換手段駆動装置、１゜・・・
・・・撮像装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像レンズと、光学ローパスフィルタと、斜め格
   子配置光電変換手段と、ライン毎にサンプル位相が反転
   するリサンプル手段と、出力端と画面の所定の領域につ
   いて、ノンインタレース変換を行なうエリアメモリと、
   垂直ハイパスフィルタと検波手段と、光学ローパスフィ
   ルタ振幅制御手段と、光学ローパスフィルタ駆動手段と
   、光電変換手段駆動装置とで構成され、前記撮像レンズ
   を経た入射光は、前記光学ローパスフィルタにより、不
   要周波数帯域成分を除去された後、前記斜め格子配置光
   電変換手段に入力され、光、電気変換を受け、前記リサ
   ンプル手段にて、ラインオフセットサンプリングされ、
   前記出力端に出力される様に構成されており、前記リサ
   ンプル手段の出力信号は、更に、前記エリアメモリへ入
   力され、ノンインタレース変換を受けた後、前記垂直ハ
   イパスフィルタを経て画面の垂直方向に対する高周波成
   分が抽出され、前記検波手段により垂直高周波成分の量
   を検出し、前記光学ローパスフィルタ振幅制御手段にお
   いて、前記検波手段の出力に応じて、前記光学ローパス
   フィルタ駆動手段の振幅を制御し、前記検波手段の出力
   が最大となる様にすることにより、前記光学ローパスフ
   ィルタを経た入射光が、前記斜め格子配置光電変換手段
   上にて、フィールド毎に、垂直方向画素間隔の１／２だ
   けシフトし、垂直方向の解像度を２倍に上げる様に構成
   され、前記斜め格子配置光電変換手段からの画素信号の
   読出し、および、前記リサンプル手段の制御、および、
   前記光学ローパスフィルタ駆動手段の制御を、前記光電
   変換手段駆動装置にて行なうことを特徴とする、撮像装
   置。
2. （２）斜め格子配置光電変換手段の各画素に、２枚以上
   の色フィルタを塗布し、輝度信号と共に、色信号を得る
   ようにしたことを特徴とする請求項（１）記載の撮像装
   置。
3. （３）光学ローパスフィルタの遮断周波数領域として、
   画素の斜め格子配置に伴って発生する、２次元周波数軸
   上の斜め方向のエイリアス成分を除去するように設定す
   ることを特徴とした請求項（１）記載の撮像装置。
4. （４）光学ローパスフィルタが、フィールド毎に、光軸
   方向に対する角度を変化させることにより、前記斜め格
   子配置光電変換手段への入射光の光路をシフトし、前記
   出力端に現れる信号が、インタレース信号となるように
   したことを特徴とする請求項（１）記載の撮像装置。