JPH046308B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像素子を利用したカメラの解像
度を高めることのできるズームレンズに関するも
のである。

CCDなどの電荷転送素子をマトリクス配列さ
れた微小受光素子と組み合わせたいわゆる固体撮
像素子を利用したカメラにおいては、その解像度
は微小受光素子が配列された光電面の構造、特に
受光素子およびその配列ピツチによつてほとんど
制限されてしまう。ところが、このような制限を
超えて解像度を向上させる試みとして空間絵素ず
らしの手法が知られている。例えば画面水平方向
での解像度を向上させるために、撮像素子光電面
における受光素子配列すなわち絵素配列の水平方
向ピツチ1/2ピツチ分だけ対物レンズによる像を
横ずらし移動させ、その移動の前後における画像
信号出力を合成して１画面を得る手法である。こ
のような空間絵素ずらしを行なうためには、対物
レンズによる像と撮像素子光電面との相対的移動
のための構成が必要となるが、従来方式では対物
レンズ前面に光学クサビを出し入れさせたり、あ
るいは同位置にガルバノミラーなどを配置してこ
れを振らせたりして行なつている。ところがこの
方式では対物レンズの焦点距離、すなわち像倍率
によつて結像面での像移動量が異なつてくること
から、光学クサビを対物レンズの焦点距離に応じ
て交換したり、あるいはガルバノミラーの振り角
を設定し直したりという煩雑さが伴うことにな
る。特に近来、対物レンズとして多用されている
ズームレンズを想定すると変倍のたびに絵素ずら
し量を変えることは構成の複雑さを招き、また信
頼性の点からも不利である。

これに対し光学クサビなどの絵素ずらし素子を
対物レンズと固体撮像素子との間に配置すると、
変倍に伴う絵素ずらし量の調整は不要となり有利
であるが、対物レンズと撮像素子との間に機械的
スペースが必要になると共に必然的に対物レンズ
のバツクフオーカスの延長、後部レンズの大口径
化を招くことになり、カメラの軽量化、コンパク
ト化の妨げになつてしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、
固体撮像カメラの高解像度化に有利なズームレン
ズを提供する。このため本発明においては、ズー
ムレンズの変倍操作に左右されず、一定の絵素ず
らし量が得られるようにズームレンズのマスター
系内の少なくとも１個のレンズを光軸に対してシ
フトさせるように構成したものである。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施
例について詳述する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、この
ズームレンズいわゆるズーム変倍部１とマスター
部２とから成る。なお３は結像面に配置された固
体撮像素子を示す。符号４はマスター部２内のレ
ンズで空間絵素ずらしのために光軸０に垂直な面
内での変位、例えば図中矢印Ｘ方向に移動可能に
支持されたシフトレンズである。５は純ニツケ
ル、アルフエルなどの磁歪素子であり、磁界がか
けられることにより機械的な歪みが起生される。
この磁歪素子の一端部はシフトレンズ４に密着固
定されているため、その歪み変形はシフトレンズ
４に矢印Ｘ方向への移動を与えることになり、こ
れにより固体撮像素子３の光電面上で像はレンズ
４のシフト量に応じて横ズレすることになる。な
お、レンズ４にシフト移動を与えるためには他に
電歪振動子、あるいはモータとカムの組み合わせ
により回転を直線移動運動に変えて行なうことも
考えられる。

上述の絵素ずらしを行なうにあたつて、例えば
第１図中の変倍部１中のレンズをシフトさせるこ
とも考えられるが、この手法ではすでに述べたよ
うに、レンズのシフト量と絵素ずらし量との関係
に応じて変わることになるので、得策でない。こ
の点マスター部２以降では変倍によらずに結像面
の各点に向かう光線の角度がそれぞれに決まつて
いるので、変倍と無関係に一定量のレンズシフト
量により一定量の絵素ずらしができる。移動機構
上不利とは言えるが、もちろんマスター部２全体
をシフトさせても同様な効果となる。

なお、図示したレンズ構成のズームレンズの場
合、レンズ４をシフトさせることが有利である。
というのは、レンズ４であれば、例えば像面を
7μ程度シフトさせるのに8μ程度のシフトで足り
る。マスター部２内のレンズであつても他のレン
ズをシフトさせる場合には、必要とされる像面シ
フト量に対してレンズシフト量が大きくなつてし
まい、その移動機構部の構成上若干不利となる。
もちろん、像面シフト量は撮像素子光電面におけ
る絵素の配列ピツチあるいは絵素ずらし方向、画
像信号のサンプリング位置の設定により先ず決定
されるが、これを満足させるようにマスター部内
のどのレンズをどれだけシフトさせるかは光学設
計により求められることになる。

第２図はレンズシフトのためのシステム構成を
示す。第２図において１０はクロツクパルス発生
部で、シフトレンズ１１をシフトさせるためのシ
フト駆動部１２、固体撮像素子１３を駆動するた
めのスキヤン駆動部１４、フレームメモリ１５の
動作制御を行なうメモリコントロール部１６へと
クロツクパルスを与える。上述の各駆動部１２，
１４あるいは、メモリコントロール部１６の作動
は予め相互の同期をとつておく必要があり、クロ
ツクパルスのもとにそれぞれの作動タイミングが
調定されている。また１７は固体撮像素子１３か
らの画像信号を増幅するアンプ、１８はADコン
バータ、１９はDAコンバータである。

以上のシステム構成によれば、レンズ１１のシ
フトの前後において、そのタイミングに応じて撮
像素子１３から得られた画像信号は増幅されAD
変換された後、フレームメモリ１５内にストアさ
れる。メモリコントロール１６はレンズシフトの
前後において、その画像信号が整つた形態でフレ
ームメモリ１５にストアされるようにアドレス制
御も行なう。すなわち、レンズシフト前の画像信
号をメモリ１５内にストアする際にアドレスを１
個おきにとばしておき、シフト後の画像信号は１
個おきにとばされたアドレスに書き込まれるよう
になる。こうして合成１画面分の信号がフレーム
メモリ１５にメモリされると、コントロール１６
により読出し信号が与えられ、フレームメモリ１
５内で合成された高解像度１画面信号はDA変換
され出力されることになる。

なお、本発明の絵素ずらし手法はステイル画面
のみならず、ムービー映像の撮像についても有効
である。この場合にはレンズをシフト移動させる
例えば磁歪素子を高周波駆動させて用いればよい
ことになる。また絵素ずらし動作の前後で画像信
号をサンプリングするのみならず、絵素ずらし１
サイクル中に３回以上サンプリングしてもよい。

以上に述べてきたように、本発明によれば空間
絵素ずらし手法を実現するにあたり、ズームレン
ズのマスター部のレンズのシフトによりこれを達
成したので、変倍に影響されない絵素ずらしが可
能となると共に、軽量コンパクト性の点でも非常
に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光学系構成図
である。第２図は本発明に適用される制御系シス
テム構成の一例を示すブロツク図である。 １……変倍部、２……マスター部、３……固体
撮像素子、４……シフトレンズ、５……磁歪素
子、１０……クロツクパルス発生部、１２……シ
フト駆動部、１４……スキヤン駆動部、１５……
フレームメモリ、１６……メモリコントロール
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変倍系およびマスター系を有し、固体撮像素
   子の光電面上に被写体像を結像させる固体撮像カ
   メラ用ズームレンズにおいて、前記マスター系を
   構成する少なくとも１個のレンズを前記固体撮像
   素子の駆動に同期して光軸に垂直な方向にシフト
   させることにより、前記光電面上における被写体
   結像位置を変位させることを特徴とする固体撮像
   カメラ用ズームレンズ。