JPH057366A

JPH057366A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH057366A
Application number: JP3156816A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 健森; Hiroyuki Fukuda; 弘之福田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】多くとも１系統の可動部を使用して例えば縦
横２方向の画素間情報を得ることによってより高解像度
の画像を得る。【構成】光信号を受けて対応する像を形成する光学手
段の光路中に配設され、光信号を複数の光束に分割する
光束分割手段２と、この光束分割手段２からの複数の光
束を各々受光して形成される像の相対的位置が異なるよ
うに所定の方向にずらして配置された複数の撮像手段
５，６と、この複数の撮像手段５，６に入射する光束を
前記所定の方向と異なる方向に所定量ずらす手段２２，
２３を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高解像度の画像を得る
ことが可能な撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像の高解像度化が進むにつれて、画像
入力部においても解像度の高い装置の要求が強い。現状
ではＨＤＴＶ（High Definition Television）対応の撮
像部品は高価であり、固体撮像素子においては量産され
ている製品はない。前記したことを背景として、画像数
の少ない撮像素子を使用して高解像度撮像する手法がこ
れまでに提案されている。数例について述べると、特公
昭平２−４５３９７号公報、特開昭５９−２３１９８１
号公報に示されるように撮像素子を振動させ、縦横の画
素間の情報を得る手法、特開昭６１−２４８６９３号公
報に示される様に１／２の奇数倍ずらして固定する手
法、及び特開昭６０−１４９２６９号公報に示されるよ
うに２板の光学プリズムを動かすことにより光路をずら
す手法等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高解像
度にするために、例えば縦横２方向の画素間情報を得る
ことが望ましいが、撮像素子を振動させる手法は縦横２
次元に振動させると可動部位が２系統必要となる。光路
をずらす手法も縦横２次元にずらす場合、可動部位が２
系統必要となる。可動部が２系統あると回路が煩雑にな
るという欠点がある。可動部は耐性と精度上極力少ない
ほうが望ましい。さらに従来例では、使用者が表示系に
合わせて任意の高解像撮像手段を選ぶことはできなかっ
た。

【０００４】本発明の撮像装置はこのような課題に着目
してなされたもので、その目的とするところは、多くと
も１系統の可動部を使用して例えば縦横２方向の画素間
情報を得ることによってより高解像度の画像を得ること
が可能な撮像装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の撮像装置は、光信号を受けて対応する像
を形成する光学手段の光路中に配設され、光信号を複数
の光束に分割する光束分割手段と、この光束分割手段か
らの複数の光束を各々受光して形成される像の相対的位
置が異なるように互いに所定の方向にずらして配置され
た複数の撮像手段と、この複数の撮像手段に入射する光
束を前記所定の方向と異なる方向に所定量ずらす手段と
を具備する。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明においては、複数の撮像手段
に形成される像の相対的位置がそれぞれ異なるように、
撮像素子を所定の方向にずらして配置するとともに、撮
像手段に入射する光束を所定の方向と異なる方向に所定
量ずらすことによって高解像度の画像を得るものであ
る。

【０００７】

【実施例】本発明における第１の実施例を図１に示し、
動作を以下に説明する。第１の実施例では撮像素子を縦
横画素間隔の１／２ピッチずらす例について述べる。

【０００８】まず始めにレンズ１を介して入光し、その
光はハーフプリズム２によって全光量の半分が反射され
る。ハーフプリズム２にて反射した光は直接撮像素子６
に入光し、光量に比例した信号を出力する。撮像素子６
の出力信号に対してフィルター処理及びホワイトバラン
ス等の信号処理を信号処理回路８にて行い、アナログデ
ジタル変換回路（以下ＡＤＣと略す）１０にてデジタル
信号に変換してデータセレクタ１２を介してフレームメ
モリ１４に記録する。

【０００９】一方、透過した光は全反射ミラー３を介し
て撮像素子５に入光し、光量に比例した信号を出力す
る。撮像素子５の出力信号に対して前記の信号処理を信
号処理回路９にて行い、ＡＤＣ１１にてデジタル信号に
変換してデータセレクタ１３を介してフレームメモリ１
６に記録する。ここで撮像素子５および６は相対的に画
素ピッチの１／２間隔ずらして固定されている。また、
撮像素子の駆動パルスは撮像素子ドライバ７から転送す
る。

【００１０】次に、ハーフプリズム２および全反射ミラ
ー３を一体として動かし撮像素子面上で光路を画素の１
／２ピッチ分ずらす。光路をずらす方向は撮像素子５、
６を固定する際ずらした方向と直交させる。そして、レ
ンズ１を介して入光した光はハーフプリズム２によって
半分に分けられ、ハーフプリズム２にて反射した光は直
接、撮像素子６に入光し、光量に比例した信号が出力さ
れる。出力信号は信号処理回路８を介して、ＡＤＣ１０
にてデジタル信号に変換され、その後、データセレクタ
１２を介してフレームメモリ１５に記録される。一方、
透過した光は全反射ミラー３を介して撮像素子５に入光
し、光量に比例した信号が出力される。出力信号は信号
処理回路９を介して、ＡＤＣ１１にてデジタル信号に変
換され、その後、データセレクタ１３を介してフレーム
メモリ１７に記録される。

【００１１】ハーフプリズム２の移動は移動部２３にて
行う。プリズムの移動量制御、撮像素子の駆動パルス制
御及びデータセレクタの制御はシステムコントロール２
２（以下シスコンと略す）にて行う。前記ハーフプリズ
ム２と全反射ミラー３の一体部材は図９の様に全反射面
をもつ一体プリズムとしてもよい。

【００１２】再生時は、フレームメモリ１４，１５，１
６，１７よりデータセレクタ１８を介してデジタルアナ
ログ変換回路（以下ＤＡＣと略す）１９に入力する。以
下に、データセレクタ１８の制御について図２を参照し
て説明する。

【００１３】仮に撮像素子５と６を水平方向に画素の１
／２ピッチずらすと、フレームメモリ１４に記録される
データをａとすると、フレームメモリ１６に記録される
データはｂ、フレームメモリ１５に記録されるデータは
ａ′、フレームメモリ１７に記録されるデータはｂ′と
なる。再生時の奇数ラインでは、フレームメモリ１４と
フレームメモリ１６を交互に読みだし、偶数ラインでは
フレームメモリ１５とフレームメモリ１７を交互に読み
出すようにする。データセレクタ１８の制御はシスコン
２２にて行う。ＤＡＣ１９にてアナログ信号に変換した
信号に対してフィルタ処理等の処理を信号処理回路２０
によって行い、そののちモニタ２１に伝送する。以上の
動作を行うことによって駆動系を１つにし高解像の撮像
系が実現できる。

【００１４】以下に、第２の実施例を図３を用いて説明
する。第２の実施例においても縦横画素の１／２ピッチ
ずらす例について述べるが、光路を移動させる手段が異
なる。すなわち、レンズ１を介して入光し、光路方向変
換部２４を介してハーフプリズム２に入光する。ここで
光路方向変換部２４の動作を以下に説明する。

【００１５】光路方向変換部２４を２枚のくさび型形状
のガラスで構成した場合に、２枚のガラス部材２５，２
６を図４に示すように配置する。入力光をＣ₀とした
時、ガラス部材２５が実線の位置のときはＣ₁となり、
破線の位置の時はＣ₂となることを利用し光路を移動さ
せる。また図５に示すように２枚のガラス部材を１８０
度回転させてもよい。すなわち、入力光をｄ₀とした
時、ガラス部材２５，２６が（Ａ）の位置では光はｄ₁
のようになり、ガラス部材２５，２６が（Ｂ）の位置で
は光はｄ₂となり光路が移動する。この場合、総光路長
の変化が起きない。さらに、光路方向変換部２４を図６
に示すように構成してもよい。図６では液晶３０が印加
電圧をかえると屈折率が変わることを利用している。入
力光ｅ₀が偏光板２９にて偏光されガラス部材２８に入
る。電極３１の印加電圧がある電圧の時の出力光をｅ₁
とすると、印加電圧を変化させると、液晶３０の屈折率
が変化しｅ₂の様に光路が移動する。偏光板２９を挿入
する理由は屈折率を変えることによって変化する光の移
動方向を一定にするためである。この方式は機械的可動
が存在しない。第３の実施例を図７に示す。前記実施例
では２つのＡＤＣを使用していたが、１つのＡＤＣで実
現している。各撮像素子の出力をアナログスイッチ３２
にて合成し、信号処理回路８及びＡＤＣ１０を共通にし
データセレクタ３３を介してフレームメモリに記録す
る。再生系においては前記実施例と同様である。ＡＤＣ
を１つにすることによって２つのＡＤＣ間のばらつきが
なくなり、データの精度が向上する。

【００１６】なお、これまでは白黒の撮像について述べ
てきたが、本発明は例えば単板式カラー撮像素子あるい
は回転式カラ−フィルタを用いてカラ−化することも可
能である。以下に、図８を参照して、回転式カラ−フィ
ルタを用いた第４の実施例を説明する。

【００１７】まず、レンズ１にて入射光を集光し、赤緑
青で構成される色フィルター３４を回転させて３色の画
像を順次とりこむ。まず赤（以下Ｒと略す）のフィルタ
ーで高解像撮像し、データセレクタ３５を撮像素子とタ
イミングをとりながら駆動し、Ｒのメモリ３６に記録す
る。次に緑（以下Ｇと略す）のフィルターに切り換えて
高解像撮像し、データセレクタ３５を駆動してＧのメモ
リ３７に記録する。最後に、青（以下Ｂと略す）のフィ
ルターで高解像撮像し、データセレクタ３５を駆動し、
Ｂのメモリ３８に記録する。データセレクタ３５の制御
は、シスコン２２にて行う。再生時は、ＲＧＢ同時にメ
モリから読みだし、ＲはＤＡＣ３９を介して、ＧはＤＡ
Ｃ４０を介して、ＢはＤＡＣ４１を介して出力される。

【００１８】第５の実施例として、カラー化するために
撮像素子の前面に画素毎に色フィルタをつけた実施例を
図１４、１５を参照して説明する。撮像部の構成は図３
と同様であるため省略する。図１４，図１５はシアン
（図中ではＣ）、緑（図中ではＧ）、黄（図中ではＹ）
の３色のストライプフィルタの例であり、ともに表示系
の出力図である。撮像素子５の画素を○、撮像素子の画
素を□とし、色フィルタを画素の３／２ピッチずらして
固定すると、図１４に示すように隣合う画素が同色にな
らずに出力される。

【００１９】変形例として色フィルタを画素ピッチの１
／２ずらしてその配列を変更する例を図１５に示す。こ
のようにすると図１４より有効画像範囲が左右に１画素
づつ増加する利点がある。図１４，図１５の実施例とも
光路を動かすことにより各色はＣ′，Ｇ′，Ｙ′に移動
する。このように撮像素子の前に色フィルターを設ける
ことにより高解像のカラー撮像が実現される。

【００２０】次に第６の実施例として、ずらす方向を表
示系に合わせて使用者が任意に選択できる例を示す。こ
れは第２の実施例において光路を動かす手段を改良して
実施することができる。以下、図１０を用いて説明す
る。

【００２１】レンズ１、光路方向変換部２４及びハーフ
プリズム２を介して光が撮像素子に入射する。ここで、
本実施例における光路方向変換部２４の構成について図
１１を参照して述べる。

【００２２】光路方向変換部２４はガラス部材４４及び
ガラス部材４５からなる。ガラス部材４４及び４５は回
転し、入射光をｆ₀とするとはじめ（Ａ）の位置で撮像
し、ｆ₁の露光を行う。次に１８０°回転することによ
って（Ｂ）の位置に移動し、さらにガラス部材４５を動
かしガラス部材の間隔を開けることによって光路をずら
し、ｆ₂の露光を行う。回転する角度とガラス部材４５
の移動量を任意に選ぶことによりすべての方向に光路を
移動させることが可能となる。そして回転量とずらし量
は表示部セレクタ４６によって選択された表示部に合わ
せてシスコン２２にて制御される。撮像素子からフレー
ムメモリ１４，１５，１６，１７に記録するまでの動作
は第２の実施例と同様であるため省略する。

【００２３】再生時はデジタル信号処理回路４３によっ
てフレームメモリ１４，１５，１６，１７からのデータ
を撮像時の光路のずらし方向に合わせて合成、補間等の
処理を施す。デジタル信号処理回路４３の制御はシスコ
ン２２にて行う。デジタル信号処理回路４３からのデー
タはＤＡＣ１９及び信号処理回路２０を介してモニタ２
１に出力される。

【００２４】本実施例によって得られる画素配列は２つ
の撮像素子を横方向に画素の１／２ピッチずらして固定
したとすると以下のようになる。すなわち、例えば図１
２のように垂直解像度は変えずに水平解像度を４倍にあ
げる配列や、図１３に示すようにサブサンプルの配列に
して見かけ上の垂直水平解像度をさらに向上させる配列
にすることも可能となる。

【００２５】本実施例によって、モニタがＮＴＳＣ対応
であれば図１２のような画素配列にし、ＨＤＴＶ対応で
あれば図１３のような画素配列にするなど表示手段に応
じて任意に画素配列を変えることが可能になる。

【００２６】これまで述べてきた例において、光路長の
変化が起こるいくつかの実施例があったが、これについ
ては像面の変化量にして高々画素間隔の１／２であり、
Ｆ値４の光学系を用いたとすると錯乱円径にして画素間
隔の１／４程度にしかならず問題とならない。また、ミ
ラー及びプリズムと撮像素子の距離を一定にするように
して動かした場合には、光路長の変化は発生しない。本
発明においては、光路をずらす手段はプリズムやミラー
を動かすかあるいは液晶等を利用して電気的に光路を変
換する手段であればなんでもよい。また、本実施例にお
いては２板について述べたが、３板以上にしても目的を
逸脱しない限り応用可能である。

【００２７】以上詳述したように、本発明においては、
一方の撮像素子の画素間の情報を得るように他方の撮像
素子をずらして固定し、次に２つの撮像素子の画素間の
情報を得る方向に光路を動かすことによって２次元の画
素間の情報を得た後、２つの撮像素子からの画像情報を
電気信号的に合成することで高解像画像を得ることを可
能にする。

【００２８】

【発明の効果】本発明により多くとも１系統の可動部の
みによってすべての方向の高解像度化が実現できる。撮
像時間も縦横にずらす単板画素ずらし法の１／２の時間
で実現可能となる。

【００２９】本発明を実現するために一方の撮像素子の
画素間の情報を得るように他方の撮像素子をずらして固
定し、前記２つの撮像素子の画素間の情報を得る方向に
光路を動かすことによって２次元の画素間の情報を得た
後、上記２つの撮像素子からの画像情報を電気信号的に
合成することで高解像画像を得ることを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。

【図２】図１のデ−タセレクタによる制御動作を説明す
るための図。

【図３】本発明の第２の実施例を示す構成図。

【図４】ガラス部材の配置を変えて光路を移動させる方
法を説明するための図。

【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は光路を移動させる他の方
法を説明するための図。

【図６】液晶を使用して光路を移動させる他の方法を説
明するための図。

【図７】１つのＡＤＣを使用した本発明の第３の実施例
を示す構成図。

【図８】第２の実施例をカラ−化した本発明の第４の実
施例を示す構成図。

【図９】ハ−フプリズムと全反射ミラ−との一体部材の
一例を示す図。

【図１０】本発明の第６の実施例を示す構成図。

【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は、第６の実施例にお
いて、ガラス部材の配置の違いによる光路の移動を説明
するための図。

【図１２】画素配列の他の例を示す図。

【図１３】画素配列の他の例を示す図。

【図１４】第２の実施例を他の手段によってカラ−化し
た本発明の第５の実施例を示す図。

【図１５】本発明の第５の実施例の変形例を示す図。

【符号の説明】

１…レンズ、２…ハ−フプリズム、３…全反射ミラ−、
４…撮像素子、５、６…撮像素子、７…撮像素子ドライ
バ、８、９…信号処理回路、１０、１１…ＡＤＣ、１
２、１３…デ−タセレクタ、１４〜１７…フレ−ムメモ
リ、１８…デ−タセレクタ、１９…ＤＡＣ、２０…信号
処理回路、２１…モニタ、２２…システムコントロ−
ル、２３…移動部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光信号を受けて対応する像を形成する光
学手段の光路中に配設され、光信号を複数の光束に分割
する光束分割手段と、この光束分割手段からの複数の光
束を各々受光して形成される像の相対的位置が異なるよ
うに互いに所定の方向にずらして配置された複数の撮像
手段と、この複数の撮像手段に入射する光束を前記所定
の方向と異なる方向に所定量ずらす手段とを具備するこ
とを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記複数の撮像手段からの出力を各々記
憶する複数の記憶手段と、前記複数の記憶手段からの出
力を順次切り換えることによって再生画像を得る手段と
をさらに含む請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記撮像手段の前に配置されたカラ−フ
ィルタをさらに含む請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】前記所定の方向と異なる方向と、この方
向にずらされる量とを表示系に応じて任意に設定する手
段を有する請求項１記載の撮像装置。