JPH066686A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分割された光像を複数の固体撮像素子を用
い、光学的に異なった撮像領域を各々隣接状態で読取る
ことで、単一の固体撮像素子で読取る場合に比して、固
体撮像素子の個数倍の高解像度で読取り可能な撮像装置
において、隣接撮像領域間の境界部が目立たないように
すること。 【構成】 撮像面での固体撮像素子３Ａ〜３Ｄの配置
を、画像に対して正規に配置させた固体撮像素子３Ｂ，
３Ｄの組と、画像に対して１８０度回転配置させた固体
撮像素子３Ａ，３Ｃの組との組合せとし、各固体撮像素
子３Ａ〜３Ｄからの画像データの読出し方向Ｓを全て合
成像の内から外に向かうように設定できるものとし、各
固体撮像素子３Ａ〜３Ｄの画像データを合成する際に、
クランプ時のレベルで合成可能とすることで、合成され
る画像データの境界部が殆ど目立たないようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子カメラやＴ
Ｖカメラなどに用いられる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、この種の撮像装置では高品位化の
研究開発が進められており、例えば日本放送協会（ＮＨ
Ｋ）を中心とした高品位ＴＶ規格による撮像方式等とし
て実用化の段階にある。これによれば、使用周波数帯域
が２０〜３０ＭＨｚ帯域のように非常に高くなる特徴を
持つ。

【０００３】一方、このような撮像方式の高精細化と並
んで、撮像素子の固体化も推し進められている。しか
し、上記の高精細な撮像方式に対応可能な固体撮像素子
を考えると、画素数で１００万個以上、クロック周波数
で３０ＭＨｚ以上が必要となる。このような固体撮像素
子は現状では実用段階になっていない。

【０００４】そこで、現状の固体撮像素子、駆動方式に
より高精細化を実現する方式が検討されており、例えば
特開昭６０−２１３１７８号公報に示されるようなもの
がある。これは、撮像レンズを通して得られた光像を光
学系の瞳位置に配置させた反射体、例えば四角錐体の４
つの反射面により分割反射させ、分割反射される各光像
が各受光面上の互いに光学的に所定ピッチ分ずれた位置
に結像するように、例えば４個の固体撮像素子を配置さ
せたものである。

【０００５】ところが、この方式の固体撮像素子の構造
を見た場合、各々の画素ピッチに対する受光部の大きさ
により、各撮像素子の各画素が光学的に分離されておら
ず、全ての画素が部分的に重なっているため、実質的な
解像度を高くとれないものである。特に、受光部と転送
用ＣＣＤの面積を大きくするため、アモーファスＳｉ光
電変換膜を積層したタイプの固体撮像素子においては、
その受光部の大きさにより、さらに実質的な解像度の向
上を期待できない。また、反射体を瞳位置に正確に配置
させることも容易ではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
撮像レンズと、この撮像レンズの光軸上に配置されて前
記撮像レンズを透過した光像を分割反射させる複数の反
射面を有する反射体とを設けるとともに、この反射体に
より分割反射された各光像に対して複数の固体撮像素子
を各々光学的に異なる撮像領域を相対的に隣接状態で受
光する光学的位置に配置させて設けたものが、本出願人
により提案され、特開平３−１９１６７８号公報として
開示されている。

【０００７】これによれば、反射体の各反射面により分
割反射される光像を各々の固体撮像素子で受光するが、
各光像に対して各固体撮像素子が、各々光学的に異なる
一部の撮像領域の光像を相対的に隣接状態で受光する光
学的位置とされているので、読取り後に各々の固体撮像
素子の読取領域の読取り画像信号を合成することによ
り、１画面分の画像が再現される。よって、固体撮像素
子の受光部の大きさに拘らず、単一の固体撮像素子で読
取る場合に対して、固体撮像素子の個数倍の高解像度で
読取ることができる。

【０００８】ところが、一般にこの種のビデオ信号回路
では、画像データを１ラインの初めに黒レベルでクラン
プして、画像データのＤＣレベルを再生するようにして
いる。即ち、交流結合の回路構成がとられるため、画像
信号の基準レベルに歪（サグなどが信号に発生し、黒レ
ベルが変動する）が生ずると、画像合成時に各固体撮像
素子間の信号レベルが異なり、画像の境界部が観察さ
れ、再現画像品質を損なうものとなる。

【０００９】また、このような撮像素子から出力される
画像データを、１画面画像データとしてそのまま合成す
ると、左右又は上下反転した出力となってしまう、とい
った不都合を生ずる。例えば、この種の撮像装置として
特開昭６３−１３１４６５号公報によれば、撮像レンズ
を通して得られた光像を複数個に分割し、各々の固体撮
像素子により分割被写体像を受光した後、画像合成部で
結像する被写体像を示す画像信号の出力を行なうように
しており、画像合成部では２つの記憶部と読出し時の時
間的遅延（シフト）により、処理するようにしている。
ところが、例えば特開平３−１９１６７８号公報のよう
な撮像部構成による場合、固体撮像素子上には四角錐プ
リズムの各反射面により奇数回（例えば、１回）反射さ
れた鏡像（左右又は上下が反転している）が結像される
ので、このような画像信号をそのまま出力すると、左右
又は上下の反転した画像となる。特に、特開平３−１９
１６７８号公報のような４個の固体撮像素子では、１画
面の画像合成出力が、読出し時のデータの時間的遅延だ
けでは不十分であるが、その画像合成処理については何
ら言及されていないものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、撮像レンズと、この撮像レンズの光軸上に配置され
て前記撮像レンズを透過した光像を分割反射させる複数
の反射面を有する反射体と、この反射体により分割反射
された各光像に対して各々光学的に異なる撮像領域を相
対的に隣接状態で受光する光学的位置に配置させた複数
の固体撮像素子とよりなる撮像部を設け、各固体撮像素
子の個数に対応した数以上の１画面画像データ記憶回路
を有して、各１画面画像データ記憶回路に対して１画面
画像データを同時に記憶させるとともに各１画面画像デ
ータ記憶回路からの１画面画像データをライン単位で順
次出力させる画像信号処理部を設けた撮像装置におい
て、画像に対して正規に配置させた固体撮像素子の組と
画像に対して１８０度回転配置させた固体撮像素子の組
とにより撮像面を形成した。

【００１１】加えて、請求項２記載の発明では、正規に
配置させた固体撮像素子に対応する１画面画像データ記
憶回路に対する画像データの記憶又は読出しを水平方向
で逆転させて行わせるとともに、１８０度回転配置させ
た固体撮像素子に対応する１画面画像データ記憶回路に
対する画像データの記憶又は読出しを垂直方向で逆転さ
せて行わせる順序制御手段を設けた。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明においては、分割された光
像を複数の固体撮像素子を用い、光学的に異なった撮像
領域を各々隣接状態で読取ることにより、単一の固体撮
像素子で読取る場合に比して、固体撮像素子の個数倍の
高解像度で読取り可能な撮像装置において、撮像面での
固体撮像素子の配置を、画像に対して正規に配置させた
固体撮像素子の組と、画像に対して１８０度回転配置さ
せた固体撮像素子の組との組合せとしたので、各固体撮
像素子からの画像データの読出し方向を合成像の内から
外に向かうように設定できるものとなり、各固体撮像素
子の画像データを合成する際に、クランプ時のレベルで
合成可能となり、合成される画像データの境界部が殆ど
目立たないものとなる。

【００１３】この際、請求項２記載の発明においては、
正規に配置させた固体撮像素子に対応する１画面画像デ
ータ記憶回路と１８０度回転配置させた固体撮像素子に
対応する１画面画像データ記憶回路とで、順序制御手段
により画像データの記憶又は読出しタイミングと順序と
を変更するだけで、正像としての合成が簡単に行われ
る。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。本実施例の撮像装置は、図２に示すような撮像部１
と図３に示す画像信号処理部２とよりなる。まず、撮像
部１について説明する。本例では、４つの固体撮像素子
３Ａ〜３Ｄを用いて１画面分の画像を読取るようにした
ものであり、これらの４つの固体撮像素子３Ａ〜３Ｄの
光学的配置関係を図１に示す。ここに、何れの固体撮像
素子３Ａ〜３Ｄも読取有効画素数は水平方向（Ｈ）が５
１２、垂直方向（Ｖ）が４９０のものであり、同図で
は、各々の固体撮像素子３Ａ〜３Ｄとして読取有効画素
部のみを矩形状に示す。また、同図中の矢印Ｓは各々の
固体撮像素子３Ａ〜３Ｄの読取走査方向を示す。本実施
例では、１画面領域についての撮像領域を光学的に４分
割し、各々の撮像領域を４つの固体撮像素子３Ａ〜３Ｄ
の読取有効画素部に割当て、光学的に見て互いに隣接し
た状態で読取るように配置されている。

【００１５】このような４つの固体撮像素子３Ａ〜３Ｄ
の光学的配置関係を実現する撮像部１は、図２に示すよ
うに、被写体（原稿）からの反射光による光像を結像さ
せる撮像レンズ（ズームレンズ）４と、その後段で光軸
上に頂点を配置させた反射体としての四角錐プリズム５
とともに構成されている。即ち、四角錐プリズム５は三
角形状の４つの錐面による反射面５Ａ〜５Ｄを持ち、被
写体対応の光像を各々の反射面５Ａ〜５Ｄで頂点部を中
心として４分割反射させるものである。ここに、各反射
面５Ａ〜５Ｄは被写体に対して光軸周りに４５°回転し
た状態で配置されている。また、各反射面５Ａ〜５Ｄの
傾斜角も光軸に対して４５°に形成されている。この
時、各反射面５Ａ〜５Ｄの傾斜角が光軸に対して４５°
であるため、反射光軸は撮像レンズ４の光軸に直交し、
固体撮像素子３Ａ〜３Ｄの受光面が撮像レンズ４の光軸
に平行となり、四角錐プリズム５周りに対する配置が容
易となる。また、四角錐プリズム５による分割光像の受
光であり矩形状の領域画像となるため、長方形の有効画
素部を持つ通常の固体撮像素子で読取り可能となる。こ
の時、各固体撮像素子３Ａ〜３Ｄは各々の反射面５Ａ〜
５Ｄによる反射光像、即ち、１画面領域を図１に示した
ようにほぼ１／４に分割させた異なる撮像領域の光像を
受光する位置に配置されている。よって、これらの各固
体撮像素子３Ａ〜３Ｄにより分割読取りされた画像信号
について合成処理を施すことにより、全体の１画面分の
読取りができるものとなる。

【００１６】このような撮像部１の構成によれば、１画
面を１つの固体撮像素子のみにより受光する場合に比し
て、１撮像領域を１画面領域と等価的な４倍に拡大した
状態で受光することになり、結局、４倍の解像度で読取
れるものとなる。

【００１７】ここに、前述した特開昭６３−１３１４６
５号公報方式による画像合成を適用した場合を考える。
本実施例のような撮像部１構成による場合、固体撮像素
子３Ａ〜３Ｄ上には四角錐プリズム５の各反射面５Ａ〜
５Ｄにより奇数回、ここでは１回反射された鏡像（左右
又は上下が反転している）が結像されるので、このよう
な画像信号をそのまま出力すると、左右又は上下の反転
した画像（鏡像）となってしまう。そこで、本実施例で
は、まず、固体撮像素子３Ｂ，３Ｄは画像に対して正規
に配置させた固体撮像素子の組とする一方、固体撮像素
子３Ａ，３Ｃは画像に対して１８０度回転（上下左右を
逆転）させた配置の固体撮像素子の組とすることで、こ
れらの固体撮像素子３Ａ〜３Ｄからの画像データの１ラ
イン単位の読出し方向が、全て、合成像の内から外に向
かう方向となるようにして撮像面が形成されている。よ
って、図１中に示すように、固体撮像素子３Ｂ，３Ｄの
組と固体撮像素子３Ａ，３Ｃの組とでは、矢印Ｓに示す
ように、読取り走査（ライン方向の読出し）方向が１８
０度異なって設定されている。

【００１８】ビデオ信号回路では、前述したように、画
像信号の１ラインの初めに黒レベルでクランプし、画像
データのＤＣレベルを再生しており、画像データによる
基準レベルの変動が１ライン最後で信号の誤差として現
れるが、本実施例では、上述したように固体撮像素子３
Ａ〜３Ｄからの画像データの１ライン単位の読出し方向
が合成像の内から外に向かうように設定配置されている
ので、画像合成部（境界部）では、クランプ時のレベル
で高精度に合成されることになる。即ち、境界部の目立
たない良好なる合成が可能となる。

【００１９】ついで、合成処理を行う画像信号処理部２
について説明する。まず、鏡像の画像信号の正像への変
換について、一般論で考える。通常、図４（ａ）に示す
ような鏡像の画像信号を同図（ｂ）のような正像に変換
するには、水平方向で画像の出力順序を逆転（１ライン
内で、固体撮像素子から出力されるラインデータを、最
後の画像データ側から出力を始め、最初のデータを最後
に出力する）しなければならない。このような逆転処理
には２ライン分以上のラインデータメモリを必要とす
る。一方、同図４（ａ）に示すような鏡像の画像信号は
同図（ｃ）に示すように、垂直方向に出力順序を逆転さ
せることによっても正像化は可能であり、１フレーム以
上の画像データメモリを有し、記憶時にデータメモリへ
の記憶順序を制御すれば、読出し時に正像出力を得るこ
とが可能といえる。

【００２０】従って、画像信号処理部２を構成するに当
たり、このような点を考慮し、４つの固体撮像素子３Ａ
〜３Ｄの画像信号を合成して出力するためには、元々１
画面以上の画像データメモリが必要なことから、図３に
示すように固体撮像素子３Ａ〜３Ｄ毎に用意されたフレ
ームメモリ（１画面画像データ記憶回路）６Ａ〜６Ｄを
利用して鏡像信号の正像への変換を実施させることで、
装置コストと回路規模とが増大することなく、正像出力
を実現できるようにしたものである。

【００２１】まず、４つの固体撮像素子３Ａ〜３Ｄから
の画像信号を一時的に記憶するフレームメモリ６Ａ〜６
Ｄに対して同時に出力して記憶させる。この時、図３に
示すように固体撮像素子３Ａ，３Ｃに対応するフレーム
メモリ６Ａ，６Ｃの組と、固体撮像素子３Ｂ，３Ｄに対
応するフレームメモリ６Ｂ，６Ｄの組とでは、書込み時
（記憶時）及び読出し時の処理順序が異なるように、順
序制御手段７が設けられている。この順序制御手段７は
メモリ制御回路８を主体として、フレームメモリ６Ａ，
６Ｃに対して設けた記憶用の減算式ライン方向アドレス
カウンタ９、加算式垂直方向アドレスカウンタ１０、フ
レームメモリ６Ｂ，６Ｄに対して設けた加算式ライン方
向アドレスカウンタ１１、減算式垂直方向アドレスカウ
ンタ１２と、読出し出力用の加算式のライン方向アドレ
スカウンタ１３、垂直方向アドレスカウンタ１４とによ
り構成されている。

【００２２】このような構成において、記憶時の処理に
ついて説明する。固体撮像素子３Ａ，３Ｃに対応したフ
レームメモリ６Ａ，６Ｃでは、ライン方向のアドレスカ
ウンタ（下位のアドレスカウンタ）９を減算し、垂直方
向のアドレスカウンタ（上位のアドレスカウンタ）１０
はライン毎に加算しながら、フレームメモリ６Ａ，６Ｃ
に画像信号を記憶する。一方、固体撮像素子３Ｂ，３Ｄ
に対応したフレームメモリ６Ａ，６Ｄでは、ライン方向
のアドレスカウンタ（下位のアドレスカウンタ）１１を
加算し、垂直方向のアドレスカウンタ（上位のアドレス
カウンタ）１２はライン毎に減算しながら、フレームメ
モリ６Ｂ，６Ｄに画像信号を記憶する。

【００２３】一方、読出し時には、これらのフレームメ
モリ６Ａ〜６Ｄからライン方向のアドレスカウンタ（下
位のアドレスカウンタ）１３を加算し、垂直方向のアド
レスカウンタ（上位のアドレスカウンタ）１４をライン
毎に加算しながら、順次画像データを読出すことで、正
像状態で合成された画像信号を得ることができる。

【００２４】なお、順序制御手段７の構成につき、記憶
時と読出し時との構成を逆としてもよい（カウンタ９〜
１２側を読出し用とし、カウンタ１３，１４側を記憶用
としてもよい）。

【００２５】このように本実施例によれば、４つの固体
撮像素子３Ａ〜３Ｄからの出力データを合成するのに必
要なフレームメモリ６Ａ〜６Ｄを利用し、固体撮像素子
３Ａ〜３Ｄからの鏡像出力を正像に変換するための順序
制御手段７を付加し、かつ、前述したように固体撮像素
子３Ａ〜３Ｄの配置を工夫するだけの簡単な構成で、高
精度・高解像度の撮像装置となる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、分割され
た光像を複数の固体撮像素子を用い、光学的に異なった
撮像領域を各々隣接状態で読取ることにより、単一の固
体撮像素子で読取る場合に比して、固体撮像素子の個数
倍の高解像度で読取り可能とした撮像装置において、撮
像面での固体撮像素子の配置を、画像に対して正規に配
置させた固体撮像素子の組と、画像に対して１８０度回
転配置させた固体撮像素子の組との組合せとしたので、
各固体撮像素子からの画像データの読出し方向を合成像
の内から外に向かうように設定でき、よって、各固体撮
像素子の画像データを合成する際に、クランプ時のレベ
ルで合成可能となり、合成される画像データの境界部が
殆ど目立たないものとすることができ、高精度・高解像
度読取りの特徴を十分に活かすことができる。

【００２７】この際、請求項２記載の発明によれば、正
規に配置させた固体撮像素子に対応する１画面画像デー
タ記憶回路と１８０度回転配置させた固体撮像素子に対
応する１画面画像データ記憶回路とで、順序制御手段に
より画像データの記憶又は読出しのタイミングと順序と
を変更するようにしたので、順序制御手段を付加し、か
つ、固体撮像素子の配置を工夫するだけの簡単な構成
で、正像の得られる高精度・高解像度の撮像装置とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す固体撮像素子の相対的
な光学的配置関係の配置図である。

【図２】撮像部構成を示す斜視図である。

【図３】画像処理部構成を示すブロック図である。

【図４】鏡像−正像関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 撮像部 ２ 画像信号処理部 ３Ａ〜３Ｄ 固体撮像素子 ４ 撮像レンズ ５ 反射体 ５Ａ〜５Ｄ 反射面 ６Ａ〜６Ｄ １画面画像データ記憶回路 ７ 順序制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像レンズと、この撮像レンズの光軸上
   に配置されて前記撮像レンズを透過した光像を分割反射
   させる複数の反射面を有する反射体と、この反射体によ
   り分割反射された各光像に対して各々光学的に異なる撮
   像領域を相対的に隣接状態で受光する光学的位置に配置
   させた複数の固体撮像素子とよりなる撮像部を設け、各
   固体撮像素子の個数に対応した数以上の１画面画像デー
   タ記憶回路を有して、各１画面画像データ記憶回路に対
   して１画面画像データを同時に記憶させるとともに各１
   画面画像データ記憶回路からの１画面画像データをライ
   ン単位で順次出力させる画像信号処理部を設けた撮像装
   置において、画像に対して正規に配置させた固体撮像素
   子の組と画像に対して１８０度回転配置させた固体撮像
   素子の組とにより撮像面を形成したことを特徴とする撮
   像装置。
2. 【請求項２】 正規に配置させた固体撮像素子に対応す
   る１画面画像データ記憶回路に対する画像データの記憶
   又は読出しを水平方向で逆転させて行わせるとともに、
   １８０度回転配置させた固体撮像素子に対応する１画面
   画像データ記憶回路に対する画像データの記憶又は読出
   しを垂直方向で逆転させて行わせる順序制御手段を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。