JPH0547017B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0547017B2
JPH0547017B2 JP60031042A JP3104285A JPH0547017B2 JP H0547017 B2 JPH0547017 B2 JP H0547017B2 JP 60031042 A JP60031042 A JP 60031042A JP 3104285 A JP3104285 A JP 3104285A JP H0547017 B2 JPH0547017 B2 JP H0547017B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
image sensor
light
filtering
mirror
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP60031042A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61191166A (en
Inventor
Jun Tokumitsu
Hajime Sakata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP60031042A priority Critical patent/JPS61191166A/en
Priority to US06/829,071 priority patent/US4707743A/en
Priority to DE19863605322 priority patent/DE3605322A1/en
Priority to GB8604087A priority patent/GB2173371B/en
Priority to DE3645184A priority patent/DE3645184C2/de
Publication of JPS61191166A publication Critical patent/JPS61191166A/en
Priority to GB8900187A priority patent/GB2210754B/en
Publication of JPH0547017B2 publication Critical patent/JPH0547017B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔発明の分野〕 本発明は、画像をフイルタリング処理の施され
た電気信号に変換する画像処理装置に関する。 〔先行技術〕 現在、広範な分野で画像処理への要求があり、
中でも画像信号から雑音等の影響を取り除くフイ
ルタリング処理は、基本的な処理として重要であ
る。フイルタリング処理は、例えば画像を画素列
に分散して読取る際に、ある画素の読取り値を、
その画素を含んだ近傍の複数画素の出力の重みつ
き平均として算出することによつて行なわれる。
従来、このような処理においては、撮像装置の出
力信号に対して、計算機を用いたソフトウエア或
いは専用ハードウエアで乗算、加算を繰り返す事
が行なわれていた。従つて、画素数が多いときに
は演算時間が非常に長くなつたり、あるいは処理
速度を上げるために高価な装置を用ざるを得ない
等の欠点があつた。 〔発明の概要〕 本発明の目的は、画像をフイルタリング処理さ
れた電気信号に短時間で変換する、簡易な構成の
画像処理装置を提供することにある。 本発明の上記目的は、固体撮像素子と、同一の
画像を固体撮像素子に相対位置を変化させながら
複数回露光する手段と、前記複数回の露光の間に
露光光量を変化させる手段と、各々の露光によつ
て誘起され固体撮像素子内で累積された電荷を電
気信号として取り出す手段とから画像処理装置を
構成することによつて達成される。 〔実施例〕 以下、図面に従つて本発明を詳細に説明する。 第2図は画像の一部分を示す拡大図であり、1
は画像を示す。画像1に対するフイルタリング処
理は以下のような演算で実行される。重みつき平
均を行なう画素の範囲が3×3画素であるとする
と、例えば画素X5のフイルタリングされた出力
Yは次式で与えられる。 Y=9i=1 aiXi (1) ここでXiは画素の明るさ、aiは各画素について
の重みを表わす係数である。他の画素についても
同じ重みが用いられて、同様の演算が行なわれ、
画像全体のフイルタリングが実行される。 第1図は、本発明の画像処理装置の第1実施例
を模式的に示す概略構成図である。図中、2は原
稿、フイルム、写真印画紙などの入力画像であ
り、3はレンズ、4はレンズ3を透過した光束を
偏向する第1のミラー、5は第1のミラー4で反
射した光束を、前記とは直交方向に偏向するため
の第2のミラーである。6,7は夫々ミラー4、
ミラー5を駆動するためのモータであり、パルス
モータが適している。8はレンズ3の結像位置に
おかれたイメージセンサ(固体撮像素子)で、
CCD(Charge Coupled Device)やBBD
(Bucked Brigade Device)等が用いられる。
9,10は夫々モータ6、モータ7を駆動するモ
ータドライバ、11はイメージセンサ8を駆動す
るイメージセンサドライバであり、これらはコン
トローラ14によつて制御される。また、12は
イメージセンサ8から取り出される電気信号であ
り、13は電気信号12を増幅するアンプであ
る。15は、一般に空間光変調器等に用いられる
可変透過率フイルタで、コントローラ14からの
信号に従つて、透過率を様々に変化させる。 入力画像2はレンズ3によつてミラー4,5を
介してイメージセンサ8上に結像される。ミラー
4はモータ6によつて回転し、その結果イメージ
センサ8上の入力画像2の像はx方向にシフトす
る。同様にミラー5はモータ7によつて回転し、
入力画像2の像はy方向にシフトする。 次に、第3図を用いて本発明の方法によるフイ
ルタリングの原理を説明する。ここでは、簡単の
為、一次元で説明する。第3図において、20は
イメージセンサ8の上に形成された入力画像2の
像である。また、21はミラー4の回転によつて
x方向にイメージセンサ8の1画素分シフトした
入力画像2の像であり、22は同じく2画素分シ
フトした入力画像2の像である。23,24,2
5,26はそれぞれイメージセンサ8の受光部を
示す。受光部23,24,25,26上の像20
の明るさをそれぞれX1、X2、X3、X4とする。こ
のとき、重みつき平均の画素範囲を3画素とする
と、X2に対応する位置の画像のフイルタリング
出力Y2は、 Y23i=1 aiXi (2) で求められる。ここで、aiは各画素についての重
みである。 第3図において、まず前述の可変透過率フイル
タ15を調整して重み係数a1に比例した光量で像
20をイメージセンサ8に露光する。このとき、
受光部23,24,25,26に蓄積される電荷
はそれぞれa1X1、a1X2、a1X3、a1X4に比例す
る。次に、ミラー4の回転によつて像20を1画
素ピツチ分シフトして像21の位置に移動させ、
また可変透過率フイルタ15の透過率を変化させ
て、a2に比例した光量で像21を与え電荷を蓄積
させる。電荷は最初の電荷に加算されて蓄積され
るから受光部23,24,25に蓄積される電荷
はそれぞれa1X1+a2X2、a1X2+a2X3、a1X3
a2X4に比例する。更にミラー4の回転により像
21をもう1画素ピツチ分シフトして像22の位
置に移動させ、a3に比例した光量で像22を与え
ると受光部23,24に蓄積される電荷はそれぞ
れa1X1+a2X2+a3X3、a1X2+a2X3+a3X4に比例
する。即ち、受光部23の電荷は(2)式で示したフ
イルタリング出力Y2に比例していることが分る。
従つて、この電荷を読み出してやれば、X2に対
応するフイルタリング出力が得られることにな
る。一方、X3に対応するフイルタリング出力Y3
は、 Y33i=1 aiXi+1 (3) であり、これは受光部24に蓄積された電荷量か
ら求められる。このように、3回の露光と2回の
像のシフトにより、画像全体に亘るフイルタリン
グが行なえる。 第1図においてミラー5はモータ7によつて回
転され入力画像2の像をイメージセンサ8上でy
方向にシフトする。従つて、これによつて第3図
と同様の動作を行なえば、2次元のフイルタリン
グが可能である。第4図でこのような2次元のフ
イルタリングの原理を説明する。第4図はイメー
ジセンサ8の概略平面図であり、30は入力画像
のイメージセンサ上の像を示す。31,32,3
3,34,35,36,37,38,39はそれ
ぞれイメージセンサ8の受光部であり、それぞれ
対応する像30の各部分の明るさをX1、X2
X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9とする。ここで、
像30を順次シフトし、イメージセンサ8で撮像
していくことにより、2次元フイルタリングが行
なわれる。 第5図は、第4図における像シフトの順序を示
す概略図である。40はイメージセンサ8上にお
ける像30の移動曲線である。丸印から丸印の間
の矢印一本で一画素ピツチ分の移動を表わす。像
30がイメージセンサ8上を移動曲線40に沿つ
て移動すれば受光部31にはX1、X2、X3、X4
X5、X6、X7、X8、X9の順で像30の各部分が露
光される。従つて可変透過率フイルタ15を制御
し、イメージセンサ8に与える像30の光量を順
にa1、a2、a3、a6、a5、a4、a7、a8、a9に比例す
るようにすると、受光部31に蓄積される電荷は
9i=1 aiXiに比例する。これはX5に対する3×3画素
内の重みつき平均の処理結果となつている。この
ような電荷の蓄積は、イメージセンサ8の全ての
受光部についていつせいに行なわれているわけで
あるから、9回の露光と8回の像シフトで3×3
マスクを用いたフイルタリングが画像全体に渡つ
て行なわれる。 上記、2次元フイルタリングは第1図に示した
装置において次のようにして実行される。必要な
制御信号はコントローラ14から供給される。ま
ずコントローラ14からの信号によつてイメージ
センサドライバ11はイメージセンサ8の電荷を
掃き出し、露光が開始される。このとき、コント
ローラ14は可変透過率フイルタ15を制御し、
a1に比例した光量を透過させる。透過した光によ
つてイメージセンサ8を露光した後、コントロー
ラ14はモータドライバ9に信号を送り、モータ
6によつてミラー4を、入力画像2の像がイメー
ジセンサ8上でx方向に1画素ピツチ分シフトす
るように回転させる。同時に、コントローラ14
は可変透過率フイルタ15の透過率を切り換え、
a2に比例した光量をイメージセンサ8に与える。
更にミラー4はコントローラ14からの信号に従
い、もう1画素ピツチ分y方向に像をシフトし、
同様の光量制御によつてa3に比例した光量でイメ
ージセンサ8を露光する。 次にコントローラ14は、モータドライバ10
に信号を送り、モータ7はモータドライバ10か
らの駆動信号に従つてミラー5を、入力画像2の
像がy方向に1画素ピツチ分シフトするように回
転させる。この位置でa6に比例した光量で像を与
えた後、コントローラ14は再びモータドライバ
9に信号を送り、モータ6は入力画像2の像がx
方向に1画素ピツチ分シフトするようにミラー4
を回転させる。ここで、イメージセンサ8には、
a5に比例した光量で像が与えられる。以下、同様
にミラー4、ミラー5の回転によつて像をx方
向、y方向にシフトし露光を繰り返すと、イメー
ジセンサ8の受光部には入力画像2の2次元フイ
ルタリングされた画像信号が蓄積される。全露光
が終了した後、コントローラ14はイメージセン
サのドライバ11に読み出し開始の信号を与え、
イメージセンサ8から画像信号12が読み出され
る。画像信号12はアンプ13によつて増幅され
次段の適当な処理回路に送られる。 以下に本発明の他の実施例を説明する。図面に
おいて、第1図と同一の部材には同じ符号を付
し、詳細な説明は省略する。 第6図は本発明の第2の実施例を示す斜視図で
ある。41,42はそれぞれ入力画像2をx方
向、y方向にシフトするための平行平板であり、
ガラスあるいはプラスチツク等の透明体で作製さ
れている。43,44はそれぞれ平行平板41,
42を駆動するためのモータである。モータドラ
イバやイメージセンサドライバ、可変透過率フイ
ルタあるいはコントローラについては第1の実施
例で示したものと同様であるので図示しない。こ
の第2の実施例においては入力画像2の像のシフ
トは平行平板41,42の回転によつて行なう。 第7図は平行平板の回転による像のシフトの原
理を示す正面図である。ここで、45は入力画像
2の1点より出てイメージセンサ8上に像を結ぶ
結像光束であり、46は像点である。また、47
は平行平板41が回転した状態を示す。48は回
転した平行平板47に対する結像光束であり、4
9は結像光束48の像点である。 イメージセンサ8上において、平行平板41を
介したときの入力画像2のある1点からの結像光
束45は像点46に像を結ぶ。一方、回転した平
行平板47に対しては結像光束48は平行平板4
7へ入射するまではもちろん結像光束45と同一
の光路を通るが、入射後像点49に像を結ぶ。像
点49は像点46に対してx方向にシフトされて
いる。いま平行平板41は、紙面に垂直な軸を回
転軸として回転させたが、紙面に平行な軸を回転
軸として回転させれば像点はy方向にシフトす
る。 第6図において平行平板41はモータ43によ
つて回転され入力画像2の像をイメージセンサ8
上でx方向にシフトする。一方、平行平板42は
モータ44によつて回転され像をy方向にシフト
する。第2の実施例におけるフイルタリングも第
1の実施例と全く同様に像シフトと重み係数ai
比例した光量をイメージセンサ8に与える露光の
過程の繰り返しによつて行なわれる。 第8図は本発明の第3の実施例を示す斜視図で
ある。本実施例においても、第6図と同様に像シ
フト手段のみを図示する。501,502はガラス
板であり、51はガラス板501,502の間には
さまれた透明弾性体である。透明弾性体51の材
料としては例えばシリコーンゴム36(商品名:
KE104Gel、信越化学製)が適しており、ガラス
板501,502との接着はシランカツプリング剤
で行なうことができる。ガラス板501,502
y軸に平行であり、互いにある角度をなして透明
弾性体51と共にプリズムを形成している。52
,522はガラス板であり、また53は51と同
じ透明弾性体である。ガラス板521,522はx
軸に平行であり、透明弾性体53と共にプリズム
を形成している。 透明弾性体51,53はガラス板501,50
、あるいは521,522を動かすとそれに追随
して形を変えるために、プリズムを可変頂角プリ
ズムとすることができる。結像光学系の光路中に
プリズムが挿入されているとその頂角に従つて光
束が振れ像がシフトするということは良く知られ
ており、プリズム頂角が変わればそれにつれて像
は連続的にシフトする。 ガラス板501,502と透明弾性体51で形成
されるプリズムはガラス板502を図示していな
い駆動系によつて動かすことによつてその頂角を
変え、入力画像2の像をイメージセンサ8上でx
方向にシフトする。一方、ガラス板521,522
と透明弾性体53で形成されるプリズムはガラス
板522を図示していない駆動系によつて動かす
ことによりその頂角を変え、入力画像2の像をy
方向にシフトする。 第3の実施例におけるフイルタリングも第1、
第2の実施例と全く同様に像シフトと重み係数ai
に比例した光量をイメージセンサ8に与える露光
の過程との繰り返しによつて行なわれる。 第9図は可変頂角プリズムの他の構成例を示す
略断面図である。60は平凹レンズ、61は平凸
レンズを示し、平凹レンズ60の凹面の曲率と平
凸レンズ61の凸面の曲率は符号が異なるだけで
絶対値は同じである。平凹レンズ60の凹面と平
凸レンズ61の凸面を合わせ、平凸レンズ61を
少しずらすと第9図aのように頂角φ1のプリズ
ムとして働き、さらに平凸レンズ61をずらすと
第9図bのように頂角φ2のプリズムとして働く。
このような構成でも可変頂角プリズムを実現でき
る。従つて、第3の実施例において示した結像光
路中に、透明弾性体を用いた可変頂角プリズムの
代りにこのプリズムを挿入しても同様にフイルタ
リングを行なうことができる。 第10図は本発明の第4の実施例の像シフト手
段のみを示す略断面図である。701,702は電
気光学材料でありBSO、LiNbO3、KDP、PLZT
などが用いられる。711,712,713,714
は透明電極であり、ITOなどが適している。73
は方解石などの複屈折材料であり、74も同じく
複屈折材料であるがその厚みは複屈折材料73の
半分である。72は入射光であり、75,76は
それぞれ入射光72に対応した複屈折材料73中
における常光線と異常光線である。77,78は
それぞれ常光線75に対応した複屈折率材料74
中の常光線、異常光線であり、79,80はそれ
ぞれ異常光線76に対応した複屈折率材料74中
の常光線、異常光線である。81,82,83,
84はそれぞれ常光線77、異常光線78、常光
線79、異常光線80の出射光である。 電気光学材料701の両面には透明電極711
712が設けられておりこれに約1KVの電圧を印
加することにより、電気光学材料701は偏光回
転素子として働く。すなわち入射光72を直線偏
光にしておき、その偏光方向を電気光学材料70
の2つの主軸とそれぞれ45゜傾くようにして入射
させる。透明電極711,712にかける電圧を適
当にコントロールすると電気光学材料701から
の出射光は入射光72と同じ直線偏光かあるいは
それに直交した偏光方向の直線偏光となる。電気
光学材料701からの出射光はその偏光方向に応
じて複屈折材料73の常光線75あるいは異常光
線76となり異常光線76の場合は複屈折材料7
6の表面で屈折するときに通常のスネルの法則に
は従わず常光線75とは異なる方向に進行する。
このため複屈折材料73から出射するときは、常
光線75、異常光線76は異なる位置から出射す
る。 電気光学材料702には透明電極713,714
が設けられており電圧の印加によつて入射直線偏
光を偏光方向が90゜回転した直線偏光にする。常
光線75は電気光学材料702によつて偏光方向
を制御され複屈折材料74中で常光線77あるい
は異常光線78となる。複屈折材料73での伝搬
と同じく複屈折材料74中でも常光線77と異常
光線78は、異なる方向に進み、異なる位置から
出射する。ただし複屈折材料74の厚みは複屈折
材料73の半分であるから出射の際の常光線77
と異常光線78の分離距離は複屈折材料73の場
合の半分である。同様に異常光線76も電気光学
材料702で偏光方向を制御され複屈折材料74
中で常光線79かあるいは異常光線80になる。
出射の際の常光線79と異常光線80の分離距離
は常光線77と異常光線78の分離距離と同じで
ある。 出射光81,82,83,84は互いに等しい
距離だけシフトしており、出射光を出射光81,
82,83,84のどれにするかは電気光学材料
701,702に印加する電圧の組み合わせによつ
て決まり、例えば、下表のようになる。
[Field of the Invention] The present invention relates to an image processing device that converts an image into an electrical signal that has been subjected to filtering processing. [Prior Art] Currently, there is a demand for image processing in a wide range of fields.
Among these, filtering processing that removes the effects of noise and the like from image signals is important as a basic processing. For example, when reading an image by distributing it into pixel rows, filtering processing is used to divide the read value of a certain pixel into
This is performed by calculating the weighted average of the outputs of multiple pixels in the vicinity of the pixel.
Conventionally, in such processing, the output signal of the imaging device is repeatedly multiplied and added using software using a computer or dedicated hardware. Therefore, when the number of pixels is large, the calculation time becomes extremely long, or expensive equipment has to be used to increase the processing speed. [Summary of the Invention] An object of the present invention is to provide an image processing device with a simple configuration that converts an image into a filtered electrical signal in a short time. The above-mentioned objects of the present invention include a solid-state image sensor, a means for exposing the same image to the solid-state image sensor multiple times while changing the relative position, and a means for changing the amount of exposure light during the plurality of exposures. This is achieved by configuring an image processing apparatus from means for extracting the charges induced by the exposure and accumulated in the solid-state image sensor as electrical signals. [Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Figure 2 is an enlarged view showing a part of the image, 1
indicates an image. Filtering processing for image 1 is performed by the following calculation. Assuming that the range of pixels on which weighted averaging is performed is 3×3 pixels, for example, the filtered output Y of pixel X 5 is given by the following equation. Y= 9i=1 a i X i (1) Here, X i is the brightness of the pixel, and a i is a coefficient representing the weight for each pixel. The same weights are used for other pixels and similar calculations are performed,
Filtering of the entire image is performed. FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a first embodiment of an image processing apparatus of the present invention. In the figure, 2 is an input image such as a manuscript, film, photographic paper, etc., 3 is a lens, 4 is a first mirror that deflects the light beam transmitted through the lens 3, and 5 is the light beam reflected by the first mirror 4. is a second mirror for deflecting in a direction orthogonal to the above. 6 and 7 are respectively mirror 4,
This is a motor for driving the mirror 5, and a pulse motor is suitable. 8 is an image sensor (solid-state image sensor) placed at the imaging position of the lens 3;
CCD (Charge Coupled Device) and BBD
(Bucked Brigade Device) etc. are used.
Motor drivers 9 and 10 drive the motors 6 and 7, respectively, and an image sensor driver 11 drives the image sensor 8, which are controlled by a controller 14. Further, 12 is an electrical signal taken out from the image sensor 8, and 13 is an amplifier that amplifies the electrical signal 12. Reference numeral 15 denotes a variable transmittance filter that is generally used in spatial light modulators and the like, and varies its transmittance in accordance with signals from the controller 14. Input image 2 is focused by lens 3 onto image sensor 8 via mirrors 4 and 5 . The mirror 4 is rotated by the motor 6, so that the image of the input image 2 on the image sensor 8 is shifted in the x direction. Similarly, the mirror 5 is rotated by the motor 7,
The image of input image 2 is shifted in the y direction. Next, the principle of filtering according to the method of the present invention will be explained using FIG. Here, for the sake of simplicity, a one-dimensional explanation will be given. In FIG. 3, 20 is an image of the input image 2 formed on the image sensor 8. In FIG. Further, 21 is an image of the input image 2 that has been shifted by one pixel of the image sensor 8 in the x direction due to the rotation of the mirror 4, and 22 is an image of the input image 2 that has also been shifted by two pixels. 23, 24, 2
5 and 26 each indicate a light receiving section of the image sensor 8. Image 20 on light receiving sections 23, 24, 25, 26
Let the brightness of the images be X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 , respectively. At this time, assuming that the pixel range of the weighted average is 3 pixels, the filtering output Y 2 of the image at the position corresponding to X 2 is obtained as follows: Y 2 = 3i=1 a i X i (2). Here, a i is the weight for each pixel. In FIG. 3, first, the aforementioned variable transmittance filter 15 is adjusted to expose an image 20 to the image sensor 8 with a light amount proportional to the weighting coefficient a1 . At this time,
The electric charges accumulated in the light receiving sections 23 , 24, 25 , and 26 are proportional to a1X1 , a1X2 , a1X3 , and a1X4 , respectively . Next, by rotating the mirror 4, the image 20 is shifted by one pixel pitch and moved to the position of the image 21,
Further, the transmittance of the variable transmittance filter 15 is changed to provide an image 21 with a light amount proportional to a 2 and to accumulate charges. Since the charges are accumulated by adding them to the initial charges, the charges accumulated in the light receiving sections 23, 24, and 25 are respectively a 1 X 1 + a 2 X 2 , a 1 X 2 + a 2 X 3 , and a 1 X 3 +
Proportional to a 2 X 4 . Further, by rotating the mirror 4, the image 21 is shifted by one more pixel pitch and moved to the position of the image 22, and the image 22 is provided with a light amount proportional to a 3 .The charges accumulated in the light receiving sections 23 and 24 are respectively a 1 X 1 + a 2 X 2 + a 3 X 3 , proportional to a 1 X 2 + a 2 X 3 + a 3 X 4 . That is, it can be seen that the electric charge of the light receiving section 23 is proportional to the filtering output Y2 shown by equation (2).
Therefore, if this charge is read out, a filtering output corresponding to X 2 will be obtained. Meanwhile, the filtering output Y 3 corresponding to X 3
is Y 3 = 3i=1 a i X i+1 (3), which is obtained from the amount of charge accumulated in the light receiving section 24. In this way, the entire image can be filtered by three exposures and two image shifts. In FIG. 1, a mirror 5 is rotated by a motor 7 and images an input image 2 on an image sensor 8.
Shift in the direction. Therefore, by performing the same operation as shown in FIG. 3, two-dimensional filtering is possible. The principle of such two-dimensional filtering will be explained with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of the image sensor 8, and 30 indicates an image of an input image on the image sensor. 31, 32, 3
3, 34, 35, 36, 37, 38, and 39 are light receiving parts of the image sensor 8, respectively, and the brightness of each part of the corresponding image 30 is expressed as X 1 , X 2 ,
Let X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , and X 9 . here,
Two-dimensional filtering is performed by sequentially shifting the image 30 and capturing it with the image sensor 8. FIG. 5 is a schematic diagram showing the order of image shifting in FIG. 4. 40 is a movement curve of the image 30 on the image sensor 8. A single arrow between the circles represents movement by one pixel pitch. When the image 30 moves on the image sensor 8 along the movement curve 40, the light receiving section 31 receives images of X 1 , X 2 , X 3 , X 4 ,
Each portion of the image 30 is exposed in the order of X 5 , X 6 , X 7 , X 8 , and X 9 . Therefore, by controlling the variable transmittance filter 15, the amount of light of the image 30 given to the image sensor 8 is proportional to a 1 , a 2 , a 3 , a 6 , a 5 , a 4 , a 7 , a 8 , and a 9 in order. If so, the charge accumulated in the light receiving section 31 will be
9i=1 a i X Proportional to i . This is the result of processing a weighted average within 3×3 pixels for X5 . Since this kind of charge accumulation is performed on all the light receiving parts of the image sensor 8 at the same time, 9 exposures and 8 image shifts result in a 3×3 charge accumulation.
Filtering using a mask is performed over the entire image. The two-dimensional filtering described above is executed in the apparatus shown in FIG. 1 as follows. The necessary control signals are provided by controller 14. First, the image sensor driver 11 sweeps out the charge from the image sensor 8 in response to a signal from the controller 14, and exposure is started. At this time, the controller 14 controls the variable transmittance filter 15,
Transmits the amount of light proportional to a 1 . After exposing the image sensor 8 to the transmitted light, the controller 14 sends a signal to the motor driver 9, which causes the motor 6 to move the mirror 4 so that the image of the input image 2 is displayed on the image sensor 8 by one pixel in the x direction. Rotate it so that it shifts by a pitch. At the same time, the controller 14
switches the transmittance of the variable transmittance filter 15,
A light amount proportional to a 2 is applied to the image sensor 8.
Further, the mirror 4 shifts the image in the y direction by one more pixel pitch in accordance with the signal from the controller 14,
Through similar light amount control, the image sensor 8 is exposed with a light amount proportional to a 3 . Next, the controller 14 controls the motor driver 10
The motor 7 rotates the mirror 5 in accordance with the drive signal from the motor driver 10 so that the image of the input image 2 is shifted by one pixel pitch in the y direction. After giving an image with a light intensity proportional to a 6 at this position, the controller 14 again sends a signal to the motor driver 9, and the motor 6 causes the image of the input image 2 to
mirror 4 so that it shifts by one pixel pitch in the direction
Rotate. Here, the image sensor 8 has
An image is given with an amount of light proportional to a 5 . Thereafter, when the image is similarly shifted in the x and y directions by rotating the mirrors 4 and 5 and exposure is repeated, the two-dimensional filtered image signal of the input image 2 is transmitted to the light receiving section of the image sensor 8. Accumulated. After the entire exposure is completed, the controller 14 gives a readout start signal to the image sensor driver 11,
An image signal 12 is read out from the image sensor 8. The image signal 12 is amplified by an amplifier 13 and sent to an appropriate processing circuit at the next stage. Other embodiments of the present invention will be described below. In the drawings, the same members as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted. FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the invention. 41 and 42 are parallel plates for shifting the input image 2 in the x direction and the y direction, respectively;
It is made of transparent material such as glass or plastic. 43 and 44 are parallel plates 41 and 44, respectively.
This is a motor for driving 42. The motor driver, image sensor driver, variable transmittance filter, and controller are the same as those shown in the first embodiment, so they are not shown. In this second embodiment, the image of the input image 2 is shifted by rotating the parallel plates 41 and 42. FIG. 7 is a front view showing the principle of image shift due to rotation of parallel plates. Here, 45 is an imaging light beam that comes out from one point of the input image 2 and forms an image on the image sensor 8, and 46 is an image point. Also, 47
shows a state in which the parallel plate 41 is rotated. 48 is an imaging light beam for the rotated parallel plate 47;
9 is an image point of the imaging light beam 48. On the image sensor 8 , an imaging light beam 45 from a certain point in the input image 2 passes through the parallel plate 41 and focuses on an image point 46 . On the other hand, with respect to the rotated parallel plate 47, the imaging light beam 48 is
Of course, the light passes through the same optical path as the imaging light beam 45 until it enters the beam 7, but after the light enters, it forms an image at an image point 49. Image point 49 is shifted in the x direction with respect to image point 46. Now, the parallel plate 41 has been rotated about an axis perpendicular to the plane of the paper, but if it is rotated about an axis parallel to the plane of the paper, the image point will shift in the y direction. In FIG. 6, a parallel plate 41 is rotated by a motor 43 and an image of an input image 2 is transferred to an image sensor 8.
Shift up in the x direction. On the other hand, the parallel plate 42 is rotated by a motor 44 to shift the image in the y direction. Filtering in the second embodiment is carried out in exactly the same manner as in the first embodiment by repeating the image shift and exposure process in which an amount of light proportional to the weighting coefficient a i is applied to the image sensor 8. FIG. 8 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention. In this embodiment as well, only the image shifting means is illustrated as in FIG. 6. 50 1 and 50 2 are glass plates, and 51 is a transparent elastic body sandwiched between the glass plates 50 1 and 50 2 . Examples of materials for the transparent elastic body 51 include silicone rubber 36 (trade name:
KE104Gel (manufactured by Shin-Etsu Chemical) is suitable, and adhesion to the glass plates 50 1 and 50 2 can be performed using a silane coupling agent. The glass plates 50 1 and 50 2 are parallel to the y-axis and form a certain angle with each other to form a prism together with the transparent elastic body 51. 52
1 and 52 2 are glass plates, and 53 is the same transparent elastic body as 51. Glass plates 52 1 and 52 2 are x
It is parallel to the axis and forms a prism together with the transparent elastic body 53. The transparent elastic bodies 51 and 53 are glass plates 50 1 and 50
2 or 52 1 , 52 2 , the prism can be made into a variable apex angle prism in order to change its shape accordingly. It is well known that when a prism is inserted into the optical path of an imaging optical system, the light beam will deflect and the image will shift according to its apex angle, and as the prism apex angle changes, the image will shift continuously. shift. The prism formed by the glass plates 50 1 and 50 2 and the transparent elastic body 51 changes its apex angle by moving the glass plate 50 2 by a drive system (not shown), and converts the image of the input image 2 into an image. x on sensor 8
Shift in the direction. On the other hand, glass plates 52 1 , 52 2
The prism formed by the transparent elastic body 53 changes its apex angle by moving the glass plate 522 by a drive system (not shown), and changes the image of the input image 2 to y.
Shift in the direction. The filtering in the third embodiment is also the first,
Image shift and weighting coefficient a i in exactly the same way as in the second embodiment
This is done by repeating the process of exposing the image sensor 8 to an amount of light proportional to the amount of light. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the variable apex angle prism. Reference numeral 60 indicates a plano-concave lens, and 61 indicates a plano-convex lens, and the curvature of the concave surface of the plano-concave lens 60 and the curvature of the convex surface of the plano-convex lens 61 differ only in sign but have the same absolute value. If the concave surface of the plano-concave lens 60 and the convex surface of the plano-convex lens 61 are aligned and the plano-convex lens 61 is slightly shifted, it will act as a prism with an apex angle of φ 1 as shown in FIG. 9a, and if the plano-convex lens 61 is further shifted, it will become as shown in FIG. 9b acts as a prism with an apex angle of φ 2 .
Even with such a configuration, a variable apex angle prism can be realized. Therefore, even if this prism is inserted into the imaging optical path shown in the third embodiment instead of the variable apex angle prism using a transparent elastic body, filtering can be performed in the same way. FIG. 10 is a schematic sectional view showing only the image shifting means of the fourth embodiment of the present invention. 70 1 and 70 2 are electro-optical materials such as BSO, LiNbO 3 , KDP, and PLZT.
etc. are used. 71 1 , 71 2 , 71 3 , 71 4
is a transparent electrode, and ITO or the like is suitable. 73
is a birefringent material such as calcite, and 74 is also a birefringent material, but its thickness is half that of the birefringent material 73. 72 is incident light, and 75 and 76 are ordinary and extraordinary rays in the birefringent material 73 corresponding to the incident light 72, respectively. 77 and 78 are birefringent materials 74 corresponding to the ordinary ray 75, respectively.
79 and 80 are the ordinary ray and extraordinary ray in the birefringence material 74 corresponding to the extraordinary ray 76, respectively. 81, 82, 83,
Reference numerals 84 indicate outgoing light of the ordinary ray 77, the extraordinary ray 78, the ordinary ray 79, and the extraordinary ray 80, respectively. Transparent electrodes 71 1 are provided on both sides of the electro-optic material 70 1 ,
71 2 is provided, and by applying a voltage of about 1 KV to this, the electro-optic material 70 1 acts as a polarization rotation element. In other words, the incident light 72 is linearly polarized, and the direction of polarization is set by the electro-optic material 70.
The two main axes of 1 are incident at an angle of 45° to each other. When the voltages applied to the transparent electrodes 71 1 and 71 2 are appropriately controlled, the light emitted from the electro-optic material 70 1 becomes linearly polarized light that is the same as the incident light 72 or linearly polarized in a polarization direction perpendicular thereto. The light emitted from the electro-optic material 70 1 becomes the ordinary ray 75 or the extraordinary ray 76 of the birefringent material 73 depending on its polarization direction, and in the case of the extraordinary ray 76, the birefringent material 7
When it is refracted at the surface of ray 6, it does not follow the usual Snell's law and travels in a direction different from that of ordinary ray 75.
Therefore, when the light is emitted from the birefringent material 73, the ordinary ray 75 and the extraordinary ray 76 are emitted from different positions. The electro-optic material 70 2 has transparent electrodes 71 3 , 71 4
is provided, and by applying a voltage, the incident linearly polarized light is converted into linearly polarized light with the polarization direction rotated by 90°. The polarization direction of the ordinary ray 75 is controlled by the electro-optic material 70 2 and becomes an ordinary ray 77 or an extraordinary ray 78 in the birefringent material 74 . Similar to the propagation in the birefringent material 73, the ordinary ray 77 and the extraordinary ray 78 travel in different directions in the birefringent material 74 and exit from different positions. However, since the thickness of the birefringent material 74 is half that of the birefringent material 73, the ordinary ray 77 upon exiting
The separation distance between the normal ray 78 and the extraordinary ray 78 is half that of the birefringent material 73. Similarly, the polarization direction of the extraordinary ray 76 is controlled by the electro-optic material 70 2 and the birefringent material 74
Inside, it becomes an ordinary ray 79 or an extraordinary ray 80.
The separation distance between the ordinary ray 79 and the extraordinary ray 80 upon emission is the same as the separation distance between the ordinary ray 77 and the extraordinary ray 78. The outgoing lights 81, 82, 83, and 84 are shifted by the same distance from each other, and the outgoing lights 81, 82, 83, and 84 are shifted by the same distance.
Which of 82, 83, and 84 to use is determined by the combination of voltages applied to the electro-optic materials 70 1 and 70 2 , for example, as shown in the table below.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の画像処理装置に
依れば、イメージセンサ上で演算処理が行なわれ
る為、出力された電気信号を処理する計算機や特
殊なハードウエアが不要で、装置構成を簡単、安
価にするものである。また、全ての画素で並列し
て処理が行なわれる為、画素数が増加しても処理
時間は変わらず、大量の画像情報でも高速に処理
出来る効果を有する。
As explained above, according to the image processing device of the present invention, arithmetic processing is performed on the image sensor, so there is no need for a computer or special hardware to process the output electrical signals, and the device configuration is simplified. , which makes it cheaper. Furthermore, since processing is performed in parallel for all pixels, the processing time remains unchanged even if the number of pixels increases, and even a large amount of image information can be processed at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の画像処理装置の第1実施例を
示す概略図、第2図は画像の一部分を示す平面
図、第3図は本発明によるフイルタリングの原理
を説明するイメージセンサの略断面図、第4図は
2次元のフイルタリングの原理を示すイメージセ
ンサの平面図、第5図は第4図における像シフト
の順序を示す概略図、第6図は本発明の第2実施
例の像シフト手段を示す概略図、第7図は第6図
の装置における像シフトの原理を説明する略断面
図、第8図は本発明の第3実施例の像シフト手段
を示す概略図、第9図a,bは第8図の装置にお
ける可変頂角プリズムの他の構成例を示す略断面
図、第10図は本発明の第4実施例の像シフト手
段を示す略断面図、第11図及び第12図は本発
明の装置における画素と受光部との位置関係を示
す平面図、第13図a,bは夫々フイルタリング
処理前及び処理後の画像の様子を示す図である。 2……入力画像、3……レンズ、4,5……ミ
ラー、6,7……モータ、8……イメージセン
サ、9,10……モータドライバ、11……イメ
ージセンサドライバ、12……電気信号、13…
…アンプ、14……コントローラ、15……可変
透過率フイルタ。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an image processing device of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a part of an image, and FIG. 3 is a schematic diagram of an image sensor illustrating the principle of filtering according to the present invention. 4 is a plan view of an image sensor showing the principle of two-dimensional filtering, FIG. 5 is a schematic diagram showing the order of image shifting in FIG. 4, and FIG. 6 is a second embodiment of the present invention. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating the principle of image shifting in the apparatus of FIG. 6; FIG. 8 is a schematic diagram showing an image shifting means of a third embodiment of the present invention; 9a and 9b are schematic sectional views showing other configuration examples of the variable apex angle prism in the apparatus shown in FIG. 8; FIG. 11 and 12 are plan views showing the positional relationship between pixels and light receiving sections in the device of the present invention, and FIGS. 13a and 13b are diagrams showing images before and after filtering processing, respectively. 2... Input image, 3... Lens, 4, 5... Mirror, 6, 7... Motor, 8... Image sensor, 9, 10... Motor driver, 11... Image sensor driver, 12... Electricity Signal, 13...
...Amplifier, 14...Controller, 15...Variable transmittance filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 画像を電気信号に変換する画像処理装置にお
いて、固体撮像素子と、前記画像を固体撮像素子
に相対位置を変化させながら複数回露光する手段
と、前記複数回の露光の間に露光光量を変化させ
る手段と、各々の露光によつて誘起され前記固体
撮像素子内で累積された電荷を前記電気信号とし
て取り出す手段とを有することを特徴とする画像
処理装置。
1. An image processing device that converts an image into an electrical signal, comprising: a solid-state image sensor; a means for exposing the image to the solid-state image sensor multiple times while changing its relative position; and changing an amount of exposure light during the multiple exposures. and means for extracting charges induced by each exposure and accumulated in the solid-state image sensor as the electrical signals.
JP60031042A 1985-02-19 1985-02-19 Picture processing device Granted JPS61191166A (en)

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GB8604087A GB2173371B (en) 1985-02-19 1986-02-19 Method and apparatus for converting image into electrical signals
DE3645184A DE3645184C2 (en) 1985-02-19 1986-02-19
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