JPH0530436A

JPH0530436A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0530436A
Application number: JP3204534A
Authority: JP
Inventors: Kazutake Kamihira; 員丈上平; Yukio Takahashi; 幸男高橋; Kinya Kato; 謹矢加藤; Shigenobu Sakai; 重信酒井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のセンサにより並列入力して画素補間す
るのに光学系の構成を変えるのみの簡単な構成で高精細
な画像を得る。【構成】レンズ２を通った被写体４の光像は多面反射
体３の各反射面６１，６２で反射され、センサ１１，１
２に同一の被写体像４１，４２を結像する。一方、セン
サ１２は、垂直方向または水平方向あるいは両方向に画
素ピッチの１／２だけずらせて配置してあるので、被写
体像４１，４２を合成することにより画素補間が行われ
ることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶカメラ等で用いら
れる固体撮像素子による撮像装置に関し、詳しくは画素
ピッチの整数分の１ずつずらして撮像した複数の画像か
ら１枚の画像を合成入力する画素補間法による高精細な
画像入力技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子（以下、単にセンサと呼ぶ
場合は固体撮像素子をさす）は小型で消費電力が小さ
く、また、残像がないなどの多くの特徴を有すること
や、さらに最近の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、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。しかし、撮像管に比べまだ画素数が少なく、実用
レベルでは高々４０万画素程度となっており、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】従来の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２００万画素のセンサ
が開発されつつあるが、これでも１片が数メートルを越
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、この画素密
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が劣化する。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。

【０００４】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、専ら天文などの化学用や軍事
用に用途は限られている。

【０００５】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。

【０００６】そこで、１チップ内の画素数はそのまま
で、複数個のセンサを用いて、各固体撮像素子が入力し
た画像を電気信号の段階やあるいは表示段階で光学的に
もとの１枚の画像として合成する方法、あるいは１つの
センサで時分割に入力した複数枚の画像を同様に合成し
入力画像の高精細化を図る方法が試みられている。

【０００７】このような方法の１つが画素補間法であ
る。図９に画素補間法の原理を示す。センサの撮像部は
２次元状に配列された画素７１で構成されているが、個
々の画素７１は光強度を読取る感光部７２と、信号転送
路等の非感光部７３からなる。すなわち、直接撮像に寄
与する感光部７２は図９に示すように離散的に配置され
た構成となっており、感光部７２と感光部７２の間には
直接撮像には寄与しない非感光部７３が存在する。画素
補間法はこの非感光部７３の存在を利用し、画像のサン
プリング点を倍増することにより、入力画像の高精細化
を図る方法である。すなわち、あるセンサが入力した画
像（図９（ａ））と、同一の被写体を同一のセンサがセ
ンサ面上に結像される被写体像とセンサの画素の相対的
な位置関係を画素ピッチｐの１／２ずらして入力した画
像（図９（ｂ））を合成すれば、それぞれの画像におい
てセンサの非感光部７３にあたる領域の光強度情報がも
う一方の画像ではサンプリングされていることになり、
結局、合成画像では図９（ｃ）に示すように２倍のサン
プリング密度で画像情報を読み取ったことに相当し、高
精細化が可能になる。ここで、２枚の画像を入力するセ
ンサは全く同一である必要がなく、画素ピッチが同一で
あればよい。図９では簡単のため２枚の画像を水平方向
に補間する方法について説明したが、水平方向，垂直方
向ともに補間による高精細化が可能であり、さらに画素
ピッチｐの１／３ずつずらして３枚の補間も可能であ
る。

【０００８】従来の画素補間法は、上述のように１つの
センサで時分割に入力した複数枚の画像を合成する方法
と、複数のセンサが並列入力した画像を合成する方法に
大別される。前者は被写体像と画素の相対的な位置関係
を画素ピッチｐの１／２だけフレーム（またはフィール
ド）毎に時間的に変化させて、２枚の画像を入力する
（以下、この方法をイメージシフト法とよぶ）。イメー
ジシフト法を実現する方法としてこれまでいくつかの方
法が提案されている。その代表的なものとして文献（テ
レビジョン学会技術報告 ED736,(1986)）に記載されて
いるように、センサを圧電素子の上に装着して１／２画
素ピッチの振幅でフィールド毎に１方向に振動させる方
法である。しかし、この方法ではセンサに周期数十ｍｓ
ｅｃという高速な機械的振動を連続的に加えるため、素
子の長期信頼性が低下するという欠点がある。また、セ
ンサの駆動系に加えこれと同期した圧電素子の駆動系が
必要となり構造が複雑となっている。

【０００９】イメージシフト法はこの他文献（SID'83 T
echnical Digest(1983) ）に記載されているように、セ
ンサの前面に置いた薄いガラス板を微小な角度で振った
り、あるいは文献（平成２年度電子情報通信学会秋季全
国大会予稿集Ｄ−２４４）に記載されているようにセン
サの前に液晶パネルと水晶板を置き、水晶板の複屈折を
利用して、被写体像の方をセンサ上で撮像させる方法が
あるが、いずれにしてもイメージシフト法では複数の画
像を時分割で入力するため、１枚の合成画像を得るのに
長時間を要し、動画用としては適用し難いという致命的
な欠点を有している。

【００１０】画素補間法のうち複数のセンサが並列入力
した画像を合成する方法として、従来用いられている方
法の原理図を図１０に示す。図１０において、１１およ
び１２はセンサ、２はレンズ、９はハーフミラーであ
る。この方法ではレンズ２の後方でハーフミラー９を用
いて光路を２分割し、それぞれ分割した光路上に同じ被
写体像を結像させ、これらの被写体像をそれぞれの結像
面に配置されたセンサ１１と１２によって入力する。セ
ンサ１１と１２が同一の被写体像を画素ピッチが１／２
だけずれるように入力し、このときの補間関係を保つよ
うに２枚の画像を合成する。

【００１１】この方法では並列入力を行うため、通常の
ＴＶカメラと同様に動画入力が可能である。しかし、例
えば水平方向とともに垂直方向にも解像度を倍増する場
合などのように使用するセンサの数が増えると、使用す
るハーフミラー９の数が増えるため光学系が大型化、か
つ複雑化する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
の画素補間法には、合成する複数の画像を１つのセンサ
で時分割で入力するイメージシフト法と、複数のセンサ
で並列入力する方法があるが、前者では１枚の合成画像
を得るのに長時間が必要となり動画用入力としては用い
られないという欠点があった。一方、後者では合成画像
を構成する画像の枚数を増やそうとすると、ハーフミラ
ー９の枚数が多くなり、光路分割に必要な光学系が複雑
になるとともに大型化して製造が難しくなるという欠点
があった。

【００１３】本発明は、上記従来の画素補間法における
欠点を解決するためになされたもので、光学系の構成を
変えるのみの簡単な構成で高精細な画像が得られる撮像
装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる撮像装置
は、撮像装置のレンズ系から固体撮像素子に至る光学系
を、レンズ系と、このレンズ系の全部あるいは一部を透
過した光を分割反射させることにより複数の位置に被写
体像を結像させる複数の反射面を有する多面反射体と、
この多面反射体により複数の位置に結像した同一被写体
像を、各々水平画素配列方向および垂直画素配列方向の
いずれか１方向あるいは両方向に画素ピッチの１／ｎ
（ｎは１以上の整数）だけ相対的にずらした状態で受光
する光学的位置に配置された複数の固体撮像素子とで構
成したものである。

【００１５】

【作用】本発明の原理を図１により説明する。図１にお
いて、３は複数の反射面をもつ多面反射体、４は被写
体、Ａ₀ はレンズ２の光軸、６１および６２は前記多面
反射体３の反射面、Ａ₁ およびＡ₂ は反射面６１および
６２で分岐された光路における光軸、４０は反射面６１
および６２が存在しない場合に結像する被写体像、４１
および４２は被写体像である。図１は簡単のため反射面
の数を２とする。図１のようにレンズ２と前記レンズ２
の結像面の間に向きの異なる２つの反射面６１と６２を
配置すれば、レンズ２通過後、光は反射面６１，６２の
向きに応じて２つの方向に分岐して進む。すなわち、レ
ンズ２後方で光路が２方向に分岐され、分岐された２つ
の光路にそれぞれ結像面が存在して同一の被写体像４
１，４２が結像される。そして、この結像面位置にセン
サ１１，１２を配置し、かつセンサ１１，１２の撮像面
の中心をそれぞれ分岐された光路の光軸Ａ₁ ，Ａ₂ と一
致させれば、それぞれのセンサ１１，１２で同一の被写
体像４１，４２を並列に入力することができる。

【００１６】次に、動作原理を説明する。まず、被写体
４のＰ点で反射されてレンズ２に入射する光を考える。
Ｐ点から広がりをもって発した光の一部がレンズ２の前
面に入射するが、レンズ２を通過した後はレンズ２の屈
折作用により点Ｐ₀ に向かって集光するように進行す
る。ここで、点Ｐ₀ は反射面６１および６２が存在しな
い場合に結像する被写体像４０の対応点である。しか
し、Ｐ₀ 点に集光する前に反射面６１および６２で反射
される。Ｐ点から出てレンズ２全面を通過した光は図１
において斜線部で示されるように反射面６１および６２
の位置ではまだ広がりをもつ。この広がりは光軸Ａ₀ を
挟んでその両側におよぶため、上記Ｐ点から発した光は
２つの反射面６１，６２にまたがって入射し、したがっ
て、両方の反射面６１，６２で反射される。この結果、
反射面６１および６２で反射された光は２つの方向に分
割されて進み、それぞれの方向において存在する結像面
上の対応する点Ｐ₁ およびＰ₂ に集光する。

【００１７】次に、被写体４のＱ点で反射されてレンズ
２に入射する光を考える。ここで、Ｑ点はＰ点とは光軸
Ａ₀ に対し対称な位置にある点である。図１に示すよう
に、Ｑ点から出た光も反射面６１および６２の位置では
広がりをもつため２つの反射面６１，６２にまたがって
入射し、したがって、両方の反射面６１，６２で反射さ
れる。この結果、Ｐ点からの光と同様に２つの結像面の
対応点Ｑ₁ およびＱ₂に集光する。

【００１８】以上では被写体４の上下両端のＰ点および
Ｑ点から出た光について説明したが、Ｐ点とＱ点の間に
ある全ての点から発した光についても同じ原理によって
分岐された光路上の２つの結像面上のそれぞれ対応する
点に集光する。以上の説明から明らかなようにそれぞれ
の反射面６１，６２は光軸Ａ₀ の片側にのみ配置されて
いるにもかかわらず、２つの結像面には全被写体像が結
像されることになる。すなわち、上記手段を用いれば異
なる位置に複数の同一被写体像４１，４２を結像させる
ことが可能であり、したがって、それぞれの結像面位置
に置かれた複数のセンサ１１，１２により画素ピッチｐ
を１／２ずつずらした同一被写体像４１，４２を並列入
力することができる。

【００１９】本発明では、上述のように画素ピッチｐを
１／２ずつずらした同一被写体像４１，４２を並列入力
できるため動画入力が可能となる。さらに、水平方向と
ともに垂直方向にも解像度を倍増する場合など、使用す
るセンサの数が増え光路を多方向に分割する場合でも、
１つの反射面の面積が小さくなって分割光学系の占有体
積はほとんど変わらないため、ハーフミラーを用いる方
法と比べると光学系全体を簡易に構成でき、さらにコン
パクト化が可能となる。

【００２０】なお、上記作用の説明では簡単のため反射
面の数を２としたが、反射面の数が３以上の場合でも同
様の作用が生じることは明らかである。

【００２１】

【実施例】本発明の第１の実施例の概略構成を図２に示
す。図２において、１１〜１４はＣＣＤセンサ（以下、
単にセンサという）である。本実施例では４つのセンサ
１１〜１４を用い、水平方向とともに垂直方向も画素補
間により高解像度化を実現する。このため、本実施例で
はピラミッド状に一体形成した４つの反射面を使用し、
ピラミッドの頂点をレンズ２の光軸上に置く。センサ１
１〜１４は光軸に対称な４箇所に配置する。図３にセン
サの配置位置および方向を１つのセンサ１１を例にとっ
て示す。図３において、Ａ₀ はレンズ２の光軸、Ａ₁ は
多面反射体３の反射面で分岐された光路の光軸の１つで
ある。また、Ｃは分岐された光軸Ａ₁に垂直な平面、Ｓ
はピラミッド状ミラーつまり多面反射体３の１つの反射
面が平面Ｃに投影された投影領域である。ここで、セン
サ１１は分岐された光路上でのレンズ２の結像面に置
き、さらに平面Ｃと平行とし、撮像面の中心と光軸Ａ₀
を一致させ、かつ撮像面の２辺が投影領域Ｓの２つの辺
ｂ₁ ，ｂ₂ と平行となるように配置する。

【００２２】４つのセンサ１１〜１４がともに上記条件
を満たす位置に配置することにより、４つのセンサ１１
〜１４の撮像面上には同一の被写体像が結像されること
になる。そこで、上記配置からそれぞれのセンサ１１〜
１４を垂直方向または水平方向あるいは両方向に画素ピ
ッチｐの１／２だけずらした位置を正規の位置とするこ
とにより、水平方向とともに垂直方向にも画素補間入力
ができる。ただし、上記被写体像はミラー反射により左
右あるいは上下反転されているため、信号処理により正
規の画像に補正する。この他、シェーディング補正等必
要に応じ適当な処理を行う。上記処理を各センサ１１〜
１４が入力した画像毎に並列に行って全て１フレーム内
で行えば、１フレーム毎に４枚の画像の撮像、処理がで
き、動画入力が可能となる。

【００２３】本実施例はモノクロ用ＣＣＤセンサ使用に
よるモノクロ画像用入力用としてはもちろんのこと、画
素毎にカラーフィルタが張り付けられたカラー用ＣＣＤ
センサを用いて動画用カラー画像入力としても適用でき
る。また、高精細な静止画用入力に適用する場合は、レ
ンズ２とミラー間あるいはレンズ２直前で色フィルタの
種類をＲ，Ｇ，Ｂやシアン，マゼンダ，イエロー等の順
で回転機構等により切り換えればよい。

【００２４】本発明の第２の実施例の概略構成を図４に
示す。図４において、１１〜１６はセンサ、５１および
５２はダイクロイックプリズムである。その他は図２と
同じである。本実施例でも前記第１の実施例と同様に頂
点をレンズ２の光軸上においてピラミッド上に形成した
４つの反射面を使用する。ただし、図４では２つの反射
面に関し図示してある。本実施例では図４に示すように
反射面で反射した光をダイクロイックプリズム５１，５
２に入射させる。よく知られているように、ダイクロイ
ックプリズム５１，５２は白色光を入射したとき、３つ
の端面で赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に分解された光
が透過されて出てくる。したがって、３つの端面がちょ
うどレンズ結像面位置になるようダイクロイックプリズ
ム５１，５２の大きさ、あるいはその配置位置を選び、
各端面にセンサ１１〜１６を置くことによりカラー画像
の入力が可能となる。

【００２５】図４は簡単のため上下２つのダイクロイッ
クプリズム５１，５２とその端面に配置されるセンサ１
１〜１６のみを示しているが、実際には反射面毎に対応
したダイクロイックプリズムが設けられ、したがって本
実施例は４つのダイクロイックプリズムとそれぞれ端面
に配置される計１２個のモノクロ用ＣＣＤセンサで構成
される。

【００２６】本実施例ではレンズ２の後方で光路が１２
個に分岐されることになるが、センサの配置条件は図３
に示す前記第１の実施例と同様である。すなわち、撮像
面が分岐された光軸に垂直で、かつ撮像面はその中心で
光軸と交わり、かつ撮像面の２辺がその撮像面を含む平
面に投影されたミラーの頂点を挟む２辺（図３のｂ₁，
ｂ₂ に相当する辺）と平行となるように配置する。

【００２７】以上の構成により各色成分ごとに４つのセ
ンサの撮像面上に同一の被写体像が結像されることにな
る。そこで、上記配置から同一のダイクロイックプリズ
ムに対応したセンサを１組とし、前記第１の実施例同
様、各組毎に垂直方向または水平方向あるいは両方向に
画素ピッチの１／２だけずらせば水平方向とともに垂直
方向にも画素補間入力ができる。本実施例でも被写体像
はミラー反射により左右あるいは上下反転されているた
め、信号処理により正規の画像に補正する。さらに、シ
ェーディング補正等必要に応じ適当な処理を行う。

【００２８】上記処理を各センサが入力した画像ごとに
並列に行って全て１フレーム内で行う。したがって、１
フレーム毎に４枚の画像の撮像，処理ができ、動画入力
が可能となる。本実施例では色成分の異なる画像は異な
るセンサにより入力するため高精細なカラー動画入力が
可能である。

【００２９】本発明の第３の実施例の概略構成を図５に
示す。図５において、６は１２個の反射面を１２角錐状
に一体形成した反射体である。本実施例でも１２個のセ
ンサを用いて高精細なカラー動画入力を可能とする。前
記第２の実施例では４枚のミラーと４つのダイクロイッ
クプリズムの組み合わせにより、１２の被写体像を結像
させたが、本実施例では１２枚の反射面を用いてこれを
実現する。すなわち、１２枚の反射面による反射により
光路を１２の方向に分岐させ、それぞれの光路上に同一
の被写体像を結像させる。そして、図５に示すように光
路毎に配置されたセンサでこれらの被写体を入力する。
センサは前記第１および第２の実施例同様で図５に示す
ように撮像面を反射面で分岐された光軸と垂直にし、か
つ光軸と撮像面の中心を一致させる。図５では簡単のた
め斜線部で示す反射面で反射された光による被写体像を
入力するセンサ１のみを示しているが、他の１１個のセ
ンサについても同様で上記条件を満足する位置に配置す
る。図６はこの１２個のセンサと反射面の配置図であ
る。図６（ａ）はレンズ側からみた平面図、図６（ｂ）
は側面図である。図６において、１１Ｒ，１１Ｇ，１１
Ｂ〜１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂはモノクロ用ＣＣＤセンサ
（以下、単にセンサという）である。ここで、１１Ｒ〜
１４Ｒ，１１Ｇ〜１４Ｇおよび１１Ｂ〜１４Ｂのそれぞ
れ４つのセンサは赤成分，緑成分および青成分の画像を
それぞれ入力する。この色分解の手段としてセンサ前面
に色フィルタを配置する。

【００３０】各センサの正確な配置位置は１１Ｒ〜Ｂ，
１２Ｒ〜Ｂ，１３Ｒ〜Ｂ，１４Ｒ〜Ｂのそれぞれ３つの
センサを１組として上記位置から水平方向および垂直方
向に補間関係が成立つようにそれぞれのセンサを垂直方
向または水平方向あるいは両方向に画素ピッチｐの１／
２だけシフトさせた位置となる。例えば、１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂの３つのセンサを基準とすれば、１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂの３つのセンサはこれより水平方向に画素
ピッチの１／２ずれた位置とし、１３Ｒ，１３Ｇ，１３
Ｂの３つのセンサは垂直方向に画素ピッチの１／２だけ
ずれた位置とし、さらに１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの３つ
のセンサは水平方向，垂直方向ともに画素ピッチの１／
２だけずれた位置とする。

【００３１】本実施例でも被写体像はミラー反射により
左右あるいは上下反転されているため、信号処理により
正規の画像に補正する。この他、シェーディング補正等
必要に応じ適当な処理を行う。上記処理を各センサが入
力した画像ごとに並列に行って全て１フレーム内で行
う。したがって、本実施例でも１フレーム毎に４枚の画
像のＲＧＢ全色成分の入力，処理ができ、高精細なカラ
ー動画入力が可能となる。

【００３２】本発明の第４の実施例の概略構成を図７に
示す。図７において、６０は８個の反射面を８角錘状に
一体形成した反射体である。また、１１ＲＢ〜１４ＲＢ
は画素列上に交互の赤と青のストライプ状の色フィルタ
が張り付けられたＣＣＤセンサである。これらのセンサ
では１つのセンサで赤および青の両色成分の画像を入力
する。

【００３３】一方、緑色成分画像は前記実施例３と同様
前面に緑フィルタを配置した１１Ｇ〜１４Ｇのセンサに
より入力する。本実施例では８枚の反射面で８つの被写
体像をつくりこれを８つのセンサ１１ＲＢ〜１４ＲＢで
入力する。センサ１１ＲＢ〜１４ＲＢの配置位置は前記
第３の実施例と同様である。

【００３４】この第４の実施例では１１ＲＢと１１Ｇ，
１２ＲＢと１２Ｇ，１３ＲＢと１３Ｇおよび１４ＲＢと
１４Ｇのそれぞれ２つのセンサを１組として１枚のカラ
ー画像を入力する。このような２個のセンサにより１枚
のカラー画像を入力する方法は文献（ＣＣＤカメラ技
術、竹村祐夫著、ラジオ技術社出版、ｐｐ８１−８３）
等に記載されている公知の方法を用いる。本実施例では
それぞれ２枚のセンサが入力したカラー画像が前記実施
例３の場合と同様に水平方向および垂直方向に補間関係
が成立つようにそれぞれのセンサを垂直方向または水平
方向あるいは両方向に画素ピッチｐの１／２だけシフト
させた位置に配置する。

【００３５】本実施例でも被写体像はミラー反射により
左右あるいは上下反転されているため、信号処理により
正規の画像に補正する。この他、シェーディング補正等
必要に応じ適当な処理を行う。上記処理を各センサが入
力した画像ごとに並列に行って全て１フレーム内で行
う。したがって、本実施例でも１フレーム毎に４枚の画
像のＲＧＢ全色成分の入力，処理ができ、高精細なカラ
ー動画入力が可能となる。

【００３６】本発明の第５の実施例を図８に示す。図８
において２０は主レンズ系、２１および２２は副レンズ
系である。６１，６２は図１に示したのと同じ反射面で
ある。図８に示すレンズ系は、主レンズ系２０と副レン
ズ系２１あるいは２２が組み合わさって１つの撮像レン
ズ系としての機能をもち、したがって本実施例ではレン
ズ系の一部を透過した光を、複数の反射面６１，６２を
有する多面反射体３で分割反射させることにより複数の
位置に被写体像を結像させることになる。なお、ここで
複数の位置に同一の被写体像が結像する原理は図１で説
明した原理と同じである。

【００３７】主レンズ系２０と副レンズ系２１，２２の
分岐点、すなわち反射体３の配置位置は主レンズ系と副
レンズ系を１本のレンズ系と見なしたときの瞳面に相当
する位置であることが望ましい。これは、反射面の面積
が全て等しくして瞳面で光を分岐すれば、光の分岐に起
因するシェーディングが全くない被写体像をそれぞれの
結像面位置に結像できるためである。

【００３８】センサ１１および１２はそれぞれ副レンズ
系２１および２２の光軸上の結像面位置に配置する。そ
して、前記４つの実施例と同様に１つのＣＣＤセンサを
撮像面の中心と光軸を一致させ、他方はこの位置から水
平方向あるいは垂直方向に１／２画素ピッチずらした位
置に配置する。

【００３９】本実施例では、ズーム，絞り等の機能は全
て主レンズ系２０に備える。これにより倍率や結像面照
度等の撮像条件を全センサ共通に変更できる。

【００４０】以上においては、本発明の５つの実施例を
示したにとどまり、本発明の精神を脱することなく種々
の変更が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実
施例ではセンサとしてＣＣＤセンサを用いたが、固体撮
像素子の種類を問わず実施することが可能である。ま
た、上記実施例ではいずれも画素ピッチの１／２だけず
らした画像による合成としたが、画素ピッチの１／３ず
つずらした３枚の画像を同一方向に合成してその方向の
解像度をさらに高めることも可能である。さらに、カラ
ー化のためＲＧＢによる色分解を用いたが、イエロー，
シアン，マゼンタ系による色分解も適用可能である。

【００４１】さらに、上記実施例では撮像面の中心を分
岐された光路の光軸と一致させたが、これは最も好まし
い条件であり、複数の固体撮像素子が同一の被写体像を
入力できる範囲内であれば、必ずしも撮像面の中心と光
軸を一致させる必要はない。

【００４２】また、第５の実施例では簡単のため分岐数
を２としたが、反射面を４個あるいはそれ以上として多
方向に分岐し、水平方向，垂直方向の両方向に高精細化
することや、副レンズ系２１，２２とセンサ１１，１２
間に色フィルタを配置したり、あるいは副レンズ系２
１，２２の後にダイクロイックプリズムを置くことなど
により高精細なカラー画像の動画入力用とすることもも
ちろん可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は撮像装置
のレンズ系から固体撮像素子に至る光学系を、レンズ系
と、このレンズ系の全部あるいは一部を透過した光を分
割反射させることにより複数の位置に被写体像を結像さ
せる複数の反射面を有する多面反射体と、この多面反射
体により複数の位置に結像した同一被写体像を、各々水
平画素配列方向および垂直画素配列方向のいずれか１方
向あるいは両方向に画素ピッチの１／ｎ（ｎは１以上の
整数）だけ相対的にずらした状態で受光する光学的位置
に配置された複数の固体撮像素子とで構成したので画素
ピッチが１／ｎずつずらした同一被写体像を合成して、
高精細なカラー画像の入力が可能となる。また、上記画
素ピッチを１／ｎずつずらした同一被写体像を複数のセ
ンサで並列入力できるため動画入力が可能となる。さら
に、水平方向とともに垂直方向にも解像度を倍増する場
合など、使用するセンサの数が増え光路を多方向に分割
する場合でも、１つの反射面の面積が小さくなって分割
光学系の占有体積はほとんど変わらないため、ハーフミ
ラーを用いる方法と比べると光学系全体を簡易に構成で
き、かつコンパクト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための図である。

【図２】本発明の第１の実施例の主要部の概略構成を示
す斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例のセンサおよび反射体の
配置関係を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例の概略構成を示す側面図
である。

【図５】本発明の第３の実施例の概略構成を示す斜視図
である。

【図６】本発明の第３の実施例のセンサおよび反射体の
配置図である。

【図７】本発明の第４の実施例のセンサおよびの反射体
の配置図である。

【図８】本発明の第５の実施例の概略構成図である。

【図９】画素補間法による高精細化の説明図である。

【図１０】従来のハーフミラーを用いる画素補間法の原
理図である。

【符号の説明】

１センサ２レンズ３多面反射体４被写体６反射体９ハーフミラー１１センサ１２センサ１３センサ１４センサ１５センサ１６センサ２０主レンズ系２１副レンズ系２２副レンズ系４０反射体が存在しない場合の結像する被写体像４１被写体像４２被写体像５１ダイクロイックプリズム５２ダイクロイックプリズム６０反射体６１反射面６２反射面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井重信東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】固体撮像素子を使用した撮像装置におい
て、この撮像装置のレンズ系から固体撮像素子に至る光
学系を、レンズ系と、このレンズ系の全部あるいは一部
を透過した光を分割反射させることにより複数の位置に
被写体像を結像させる複数の反射面を有する多面反射体
と、この多面反射体により複数の位置に結像した同一被
写体像を、各々水平画素配列方向および垂直画素配列方
向のいずれか１方向あるいは両方向に画素ピッチの１／
ｎ（ｎは１以上の整数）だけ相対的にずらした状態で受
光する光学的位置に配置された複数の固体撮像素子とで
構成したことを特徴とする撮像素子。