JPH04286480A - 高精細撮像装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶカメラやイメージ
スキャナ等で用いられている画素を２次元状に配列した
イメージセンサである固体エリアセンサにより高解像度
な画像を撮像する高精細撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、固体エリアセンサ（以下で、単に
センサと呼ぶ場合は固体エリアセンサのことをさす）は
多画素化が進み、小型の家庭用ビデオカメラやＦＡ用カ
メラ等に広く用いられてきた。しかし、現在実用化され
ている４０万画素程度のセンサでは高々ＮＴＳＣ等の現
行規格のテレビ用程度の解像度しかなく、これで入力し
た画像をハードコピーに出力したり大画面に表示したり
すると画素の粗さが目立ち高精細な画像として出力する
ことができない。

【０００３】しかし、固体エリアセンサは小型で低消費
電力であり、また残像が無いなどの多くの特長を有する
ことや、さらに最近の投写型表示等による大画面表示技
術の進歩や、電子スチルカメラの発展などが背景となっ
て、固体エリアセンサによる大画面用入力やハードコピ
ー用入力への期待が急速に高まっている。

【０００４】従来の固体エリアセンサを高解像度化する
技術は画素密度を高め、画素数を増やす方法が主流であ
った。最近ではこの方法によるＨＤＴＶ用の２００万画
素の固体エリアセンサが開発されつつあるが、これでも
１辺が数メートルを越える超大画面表示用や印刷用原稿
等の入力用として用いるには未だ解像度が不十分である
。 さらに、その画素密度を高める方法では画素面積を縮小
すると信号が小さくなりＳ／Ｎが劣下する。このＳ／Ｎ
の低下を考慮した場合、上記２００万の画素数はもはや
限界に近く、現状ではさらに画素数を増加させ解像度を
向上することは困難となっている。

【０００５】画素密度を高める方法の他に、画素密度は
変えずにチップサイズを大きくして画素数を増やす方法
がある。しかし、この方法では製造歩留まりを低下させ
コスト増加につながるため、専ら天文などの科学用や軍
事用に用途は限られている。

【０００６】上記２つの方法はともに１チップ内の画素
数を増すことにより高精細化を図る方法であるが、１チ
ップ内の画素数が増えると走査周波数が高くなる問題も
ある。

【０００７】そこで、１チップ内の画素数はそのままで
、複数個の固体エリアセンサを用いて、各固体エリアセ
ンサが被写体の分割像を入力し、これを電気信号の段階
でもとの１枚の画像として接続する方法が試みられてい
る（以下、この方法をマルチチップ法とよぶ）。マルチ
チップ法では画素数を用いる固体エリアセンサの数の倍
数だけ増やすことができる。

【０００８】図６は、文献（“Ａｎ　Ａｂｕｔｔａｂｌ
ｅ　ＣＣＤ　Ｉｍａｇｅｒ　ｆｏｒ　Ｖｉｓｉｂｌｅ　
ａｎｄ　Ｘ−Ｒａｙ　ＦｏｃａｌＰｌａｎｅ　Ａｒｒａ
ｙｓ”，ＩＳＳＣＣ　Ｄｉｇ．　Ｔｅｃｈ．　Ｐａｐｅ
ｒｓ，ｐｐ９４−９５（１９８９））で報告されている
マルチチップ法のセンサの配置図である。

【０００９】図６において、６１は固体エリアセンサ、
８は固体エリアセンサの撮像部、７１は蓄積部、７２は
外部接続端子である。このマルチチップ法はレンズの結
像面に複数個の固体エリアセンサ６１を並べる方法であ
る。通常、固体エリアセンサ６１の周辺部は走査に必要
な回路、画信号や同期信号を入出力するための外部接続
端子７２等があり、この部分は撮像に寄与できないため
、ただ単に固体エリアセンサを並べたのでは、その画像
を接続しても継目で画像のとぎれが生じてしまう。そこ
で、図６に示す方法では、このような撮像に寄与できな
い機能を４辺のうちの１辺にのみ集中して形成している
。

【００１０】しかし、このような方法でも画像の途切れ
は少なくなるものの完全に連続的な画像を得ることは困
難である。さらに、走査回路や外部接続端子がある方向
へは高々２個までしか固体エリアセンサ６１を並べるこ
とができないことや、チップ端ぎりぎりまで画素を形成
しなければならず、製造上の困難さが伴う。

【００１１】上記画像の途切れの問題を解決する方法と
して、レンズの後方に光を分割する手段を配置して被写
体像を複数の位置に結像させ、各結像面に配置した固体
エリアセンサが被写体像を部分的に入力し、各固体エリ
アセンサが入力した部分像を電気的に結合して元の１枚
の画像として出力する方法がある。

【００１２】この方法でも使用するセンサ数、すなわち
光路の分割数に比例して画素数を増やすことが可能であ
る。光の分割手段として従来用いられている方法は文献
（“撮像領域合成法による高速・高精細文書読み取りシ
ステムの検討”第１１１回画像電子学会研究会予稿集、
ｐｐ１−６（１９８９））に記載されているハーフミラ
ーを用いる方法や文献（“撮像領域合成法による高速・
高精細画像入力技術”、ＪａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ　
’９０　論文集、ｐｐ２２５−２２８（１９９０））に
記載されているピラミット状ミラーを用いる方法がある
が、いずれの方法においても分割数は高々４程度が限界
であり、したがって画素数の増加も４倍程度が限界とな
っている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の固
体エリアセンサを用いて画像を入力する方法では、いず
れの方法においても画素数が高々２００万画素程度であ
り、ハードコピーに出力したり大画面に表示したりする
場合には画素数が不十分であり高精細な画像として出力
することができないと言う問題があった。

【００１４】本発明はこのような問題を解決し、十分な
画素数により高精細な撮像装置を提供することを目的と
するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、レンズ後方に
配置した１つ以上の光路分割手段により被写体像を複数
の位置に結像させ、それぞれの結像面位置に複数の固体
エリアセンサを配列したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明によれば、レンズ後方に１つ以上の光路
分割手段を配置した複数の位置に被写体像を結像する。 そして、まず１つの結像面位置に固体エリアセンサを配
列し、この結像面位置に配列されたセンサで撮像できな
いセンサ間の像領域を他の結像面位置に配列するセンサ
で撮像する。すなわち、１つの結像面位置でのセンサ配
列では被写体像を間欠的にしか撮像できないが、被写体
像を複数の位置に結像して各結像面位置へセンサを配列
することにより、互いに他の結像面位置でのセンサで撮
像できない領域を補完しあうように撮像することにより
、全被写体像を撮像する。

【００１７】この結果、レンズの結像領域内であればセ
ンサを幾らでも配列することができ、撮像に要する画素
数を飛躍的に増大することが可能となる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１の実施例の構成図を図１に示す
。図１において、１１〜１４は複数のセンサを２次元状
に配列して搭載した基板、２１〜２３はレンズ通過後の
光を分割する手段、３はレンズ、４は被写体、５，５１
，５２，５１１，５１２，５２１，５２２はレンズ通過
後の光の光路である。

【００１９】本実施例ではレンズ３の後方にハーフミラ
ー等の光路分割手段２２を配置して光路を２方向に分割
する。そして、分割した２つの光路５１および５２をさ
らに光路分割手段２１および２３によりそれぞれ分割す
る。このような光路分割手段の配置により、光路は結局
５１１，５１２，５２１，５２２の４つに分割されたこ
とになり、この４本の光路上にそれぞれ被写体４の像を
結像させることができる。そして、このそれぞれの光路
における結像面に固体エリアセンサを２次元状に配列し
たセンサ搭載用基板１１〜１４を配置する。この場合の
レンズ３には結像面の広い写真用レンズ等を用いること
が望ましい。

【００２０】図２は図１に示すセンサ搭載用基板１１上
のセンサの配列例を示すが、他のセンサ搭載用基板１２
，１３，１４も同様である。図２において、６は固体エ
リアセンサ、７は固体エリアセンサの撮像に寄与できな
い周辺部、８は固体エリアセンサの撮像部、９はレンズ
３の結像範囲、４１は被写体像である。

【００２１】本実施例で使用する固体エリアセンサ６の
撮像部のサイズは水平方向がＨｍｍで、垂直方向がＶｍ
ｍとする。そして、センサをセンサ搭載用基板に２次元
状に配列する際、互いに隣接するセンサの撮像部間の水
平方向に対してはＨＳ、垂直方向に対してはＶＳの距離
を隔てる。ここで、ＨＳ＜Ｈ，ＶＳ＜Ｖなる関係が満た
されているとする。

【００２２】上記１枚のセンサ搭載基板上に配列された
センサだけでは隣接するセンサの撮像部間に結像されて
いる被写体像が撮像できないが、本実施例では他の光路
の結像画位置に同様に配列されているセンサを用いて、
それぞれのセンサ配列で撮像できない領域を互いに補完
できるようセンサ位置を決めて入力する。

【００２３】図３に各センサ搭載基板上に配列されたセ
ンサが撮像する被写体像の領域を示す。図３において、
Ａ１１はセンサ搭載基板１１上に配列されたセンサが撮
像する領域を示す。同様にＡ１２，Ａ１３およびＡ１４
はそれぞれセンサ搭載基板１２，１３および１４に配列
されたセンサが撮像する領域を示す。

【００２４】本実施例では図３に示すように４つの光路
上の結像面位置におけるセンサ配列により全被写体像を
もれなく撮像する。そして、各センサからの部分像を電
気信号の段階で接続して１枚の画像とする。隣接する部
分像の間は途切れが生じないよう数画素程度重複して撮
像し、接続時に一方を捨てる。

【００２５】これらの、部分像を接続して１枚の画像に
合成する処理は前述の従来法（“撮像領域合成法による
高速・高精細文書読み取りシステムの検討”、第１１１
回画像電子学会研究会予稿集、ｐｐ１−６（１９８９）
）で使用されている方法をそのまま適用することが可能
である。

【００２６】本発明の第２の実施例の構成図を図４に示
す。本実施例ではレンズ３の後方に１つの光路分割手段
２１を配置して光路を２つに分割する。そして、２分割
された各光路５１，５２の結像面において、基板１１，
１２上に２次元状に配列されたセンサを配置する。図５
は図４における結像面でのセンサ配列を示す。本実施例
ではセンサをセンサ搭載基板１１，１２別に１列に配列
する。そして、１つの結像面でのセンサ配列で撮像でき
ない像領域はもう一方の結像面でのセンサ配列で撮像す
る。本実施例でも各センサからの部分像を電気信号の段
階で接続して１枚の画像とする。また、隣接する部分像
の間は途切れが生じないよう数画素程度重複して撮像し
、接続時に一方を捨てる。本実施例では超ワイド画面の
撮像が可能になる。

【００２７】以上、本発明の２つの実施例を示したにと
どまり、本発明の精神を逸脱することなく種々の変更が
可能なことは言うまでもよい。例えば、上記実施例は光
路の分割が２と４の場合についてのものであるが、セン
サをパッケージに封入して用いると上記ＨＳ＜Ｈ，ＶＳ
＜Ｖなる関係が満たされない場合があるが、この場合は
光路の分割数をさらに増して結像面位置を増やすことに
より本発明を実施することが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の高精細撮像
装置ではレンズの結像面内であればセンサ数を幾らでも
配列できるため、入力に用いる画素数を飛躍的に増やす
ことができるので、超高精細な画像の入力が可能となる
。また、使用する個々のセンサは量産品の安価なセンサ
を用いることができるため、従来の高精細画像入力技術
に比べて１画素当りの価格を安価にすることができる。 さらにセンサ毎に走査を行うため、走査周波数を高める
ことなく多画素入力が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例の固体エリアセンサの配
置図である。

【図３】本発明の第１の実施例で複数の固体エリアセン
サで被写体像をもれなく撮像する被写体像の領域を示す
説明図である。

【図４】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図５】本発明の第２の実施例の固体エリアセンサの配
置図である。

【図６】従来のマルチチップ法のセンサの配置図である
。

【符号の説明】

３…レンズ、　　４…被写体、　　４１…被写体像、　
　５，５１，５２，５１１，５１２，５２１，５２２…
レンズ通過後の光の光路、　　６…固体エリアセンサ、
　　７…固体エリアセンサの撮像に寄与できない周辺部
、　　８…固体エリアセンサの撮像部、　　９…レンズ
の結像範囲、　　１１〜１４…センサ搭載基板、　　２
１〜２３…レンズ通過後の光を分割する手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レンズ後方に配置した１つ以上の光路
   分割手段により被写体像を複数の位置に結像させ、それ
   ぞれの結像面位置に複数の固体エリアセンサを配列した
   ことを特徴とする高精細撮像装置。