JPH08250692A

JPH08250692A - 光学装置

Info

Publication number: JPH08250692A
Application number: JP7051643A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Kiuchi; 嘉則木内; Tetsuo Iwaki; 哲男岩木; Hideo Okada; 英生岡田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】光学装置において静止画および動画を同一の
撮像装置によって撮像すし、動画よりも高解像度な静止
画を得ることのできる光学装置を提供する。【構成】本発明の光学装置は、偏光分離素子３０と、
第１の電気光学素子３１１、第１の偏光方向回転素子３
１２および第２の電気光学素子３１３より構成される水
平方向イメージシフト手段３１と、第３の電気光学素子
３２１、第２の偏光方向回転素子３２２および第４の電
気光学素子３２３より構成される垂直方向イメージシフ
ト手段３２と、これら偏光分離素子３０、水平方向イメ
ージシフト手段３１および垂直方向イメージシフト手段
３２に印加する電圧を制御する電圧制御手段とにより構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤイメージセンサ
などの撮像素子を用いて被写体の撮像を行う撮像装置に
関し、動画と静止画とを同一の撮像装置によって得るこ
とのできる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオカメラ等の撮像装置に用
いられる固体撮像素子（例えばＣＣＤ等）は、小型で低
消費電力であることからビデオカメラ装置およびイメー
ジスキャナ等に広く用いられている。例えば、ビデオカ
メラ装置等には、通常は４０万画素程度の固体撮像素子
が設けられる。固体撮像素子への入射光線は、水平方向
と垂直方向にそれぞれ一定の間隔で配列したセンサによ
ってサンプリングされるので、解像できる最高の周波数
は、センサの配列で決まるサンプリングの空間周波数の
２分の１、即ちナイキスト周波数となる。もし、入射光
線にこのナイキスト周波数以上の空間周波数が含まれる
場合には、通常帯域内で折り返されて、偽信号となる。

【０００３】従って、このような撮像装置では、サンプ
リングする前に高周波数成分を取り除くために、光学ロ
ーパスフィルタを用いている。光学ローパスフィルタと
しては、例えば、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）に示
す構成のものが知られている。図１２（Ａ）に示す光学
ローパスフィルタ１２は、水晶板のように複屈折現象を
示す複屈折板１２ａ、１２ｂ、１２ｃを複数枚備え、入
射する撮像光を常光線と異常光線とに所定量分離するこ
とにより、撮像光の高周波数成分を取り除く（特開昭５
２−６６４４９号公報）。図１２（Ｂ）に示す光学ロー
パスフィルタ１２０は、複屈折板１２ａ、１２ｂ、１２
ｃの代わりに複屈折性を有する液晶素子または電気光学
素子を備え、素子への印加電圧Ｖａ、Ｖｂを変えること
により入射光線の複屈折量θａ、θｂを可変とする（特
開昭６１−２５８５７０号公報）。これら光学ローパス
フィルタは、撮像装置において一般に光学系の集光レン
ズ群１１と固体撮像素子（例えばＣＣＤ）５との間に配
置される。

【０００４】また、近年においては、いわゆる高品位テ
レビジョン（ＨＤテレビジョン）受像機と呼ばれる高解
像度のテレビジョン受像機が普及して来ている。このＨ
Ｄテレビジョン受像機に対応すべく、画素面積を縮小す
ることにより画素数を２００万画素に増やした固体撮像
素子が開発された。しかし、上記画素面積を縮小化する
と、固体撮像素子から出力される撮像信号のＳ／Ｎ比が
低下してしまう。このＳ／Ｎ比の低下を考慮した場合、
上記２００万画素の固体撮像素子はもはや限界に近く、
現状ではさらに画素数を増加させて解像度の向上を図る
ことは困難となっている。しかし、上記２００万画素の
固体撮像素子でも、静止画を撮像して印刷原稿等の入力
用として用いるには、銀塩写真と比べまだ解像度が不十
分であり、さらに高解像度化が求められる。

【０００５】こうしたことから、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）と撮像光との相対的位置を画素ピッチ
の整数分の１ずつシフトさせて撮像を行うことにより二
次元サンプリング点の数を増加し、画素数を増やす事な
く高解像度化を図る固体撮像装置が開発された。図１３
に、この固体撮像装置の概略構成図を示す。この固体撮
像装置は、集光レンズ群１１、光学ローパスフィルタ１
２、および固体撮像素子５に加えて、イメージシフト手
段１３を有する。イメージシフト手段１３は、固体撮像
素子５に照射する撮像光を固体撮像素子５の２分の１画
素ピッチに相当する量だけずらして照射（イメージシフ
ト）するための手段である。この手段を用いて撮像され
た２枚の画像を合成することにより、二次元サンプリン
グ点の数を増加して画素数を増やすことなく高解像度の
画像を得る。

【０００６】図１４（Ａ）に、上記イメージシフト手段
を有する固体撮像装置の第１の例（特開昭６０−１８９
５８号公報）を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、圧電素子１３０であり、この圧電素子１３０
上に固体撮像素子５が設けられる。この固体撮像装置で
は、集光レンズ群１１および光学ローパスフィルタ１２
を透過した撮像光が固体撮像素子５に撮像される際、圧
電素子１３０によって、この固体撮像素子５を２分の１
画素ピッチに相当する量だけフィールド毎に１方向に振
動させる。その結果、固体撮像素子５に照射される撮像
光が、２分の１画素ピッチに相当する量だけずれる。従
って、撮像した２枚の画像を合成することにより、二次
元サンプリング点の数を増加して、固体撮像素子の画素
数を増やすことなく高解像度の画像を得ることができ
る。

【０００７】図１４（Ｂ）に、上記イメージシフト手段
を有する固体撮像装置の第２の例（特開昭６０−５４５
７６号公報）を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、ガラス板１３１であり、光の屈折現象を利用
する。ガラス板１３１は、光学ローパスフィルタ１２と
固体撮像素子５との間に設けられる。この固体撮像装置
では、集光レンズ群１１および光学ローパスフィルタ１
２を透過した撮像光が固体撮像素子５に撮像される際、
ガラス板１３１を微小な角度で動かしながら撮像する。
その結果、固体撮像素子５に照射される撮像光が固体撮
像素子５の２分の１画素ピッチに相当する量だけずらさ
れる。従って、上記第１の例の場合と同様に、撮像した
２枚の画像を合成することにより、二次元サンプリング
点の数を増加して、固体撮像素子の画素数を増やすこと
なく高解像度の画像を得ることができる。

【０００８】しかしながら、このような固体撮像装置
は、固体撮像素子５自体か、若しくは固体撮像素子５の
前方に設置したガラス板１３１を振動させるような機械
的振動により撮像光を固体撮像素子５の２分の１画素ピ
ッチに相当する量だけずらして撮像していたため、機械
的構造が複雑化しサイズも大きくなり、またイメージシ
フト自体の信頼性にも問題があった。

【０００９】そこで、上記機械的にイメージシフトを行
う固体撮像装置の欠点を是正すべく、図１４（Ｃ）に示
すような、電気的にイメージシフトを行うことのできる
固体撮像装置が開発された（特開平５−９５５１７号公
報）。この電気的にイメージシフトを行う固体撮像装置
は、電気光学手段と電気制御手段とを有する。電気光学
手段は、自ら複屈折特性を備え印加電圧に応じて複屈折
の大きさを制御可能な１対の電気光学素子１３２ａ、１
３２ｂと、その１対の電気光学素子１３２ａ、１３２ｂ
の間に狭持された偏光面を９０°回転させるための偏光
面回転素子１３３とからなる。電気光学手段は、固体撮
像素子５の前面に配置され、電圧制御手段により、上記
１対の電気光学素子１３２ａ、１３２ｂの複屈折特性を
上記固体撮像素子５の１撮像ごとに変化させる。それに
より、２分の１画素ピッチに相当する量だけ撮像光をシ
フトして撮像し、撮像した画素を合成することにより高
解像度な画像を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビデオ
カメラ等の撮像装置を用いて静止画と動画との両方を撮
像する場合、次のような問題がある。

【００１１】撮像装置から入力された画像は、静止画と
して撮像する場合には十分な解像度とは言えない。そこ
で、上記イメージシフト手段を用いて二次元サンプリン
グ点の数を増加することによって高解像度な画像を得よ
うとしても、光学系に挿入された光学ローパスフィルタ
の空間解像度によって解像度が制限されてしまう。とこ
ろが、この光学ローパスフィルタは動画を撮像する際
に、偽信号を取り除くためには必要である。そのため、
静止画を撮像する場合にだけ、銀塩写真と同程度の解像
度な画像を得るために、光学ローパスフィルタとしての
効果を光学系から取り除くまたは弱めることが必要とな
る。上記液晶素子または電気光学素子を用い、素子への
印加電圧を変えることにより入射光線の複屈折量を可変
とする光学ローパスフィルタを用いることにより光学ロ
ーパスフィルタとしての効果を弱めることが可能であ
る。しかし、上記液晶素子または電気光学素子を用いた
光学ローパスフィルタおよび上記イメージシフト手段は
それぞれが独立して構成されているため、例えば水平、
垂直の２方向について良好な画像を得ようとする場合、
光学ローパスフィルタおよびイメージシフト手段がそれ
ぞれ１系統以上必要であり、部品点数の増加、装置の大
型化や複雑化、また撮像光の透過率が悪くなる等の問題
が生じる。

【００１２】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、撮像装置において静止画および動
画を同一の撮像装置によって撮像するのに好適な光学装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、更
に、一系統の光学系で動画撮像モードと静止画撮像モー
ドとを有し、動画撮像モードでは偽信号を取り除いた良
好な画像を得、静止画撮像モードでは動画よりも高解像
度な静止画を得ることのできる光学装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、照
射される撮像光の常光線と異常光線とを斜め方向に所定
量分離する偏光分離素子と、該照射される撮像光の常光
線と異常光線とを水平方向に所定量分離する第１の電気
光学素子と、該撮像光の偏光方向を９０°回転させる第
１の偏光方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線
とを水平方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再
び合成する第２の電気光学素子とを有する水平方向イメ
ージシフト手段と、該照射される撮像光の常光線と異常
光線とを垂直方向に所定量分離する第３の電気光学素子
と、該撮像光の偏光方向を９０°回転させる第２の偏光
方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線とを垂直
方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再び合成す
る第４の電気光学素子とを有する垂直方向イメージシフ
ト手段と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト
手段および該垂直方向イメージシフト手段からの撮像光
を受光して光電変換を行い撮像信号を形成して出力する
撮像素子と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフ
ト手段および該垂直方向イメージシフト手段に印加する
制御電圧をオンオフすることにより撮像光の分離幅を制
御する電圧制御手段とを備えており、そのことにより上
記目的が達成される。

【００１４】前記電圧制御手段が動作モードとして、動
画撮像モードと静止画撮像モードとを有し、該動画撮像
モードでは、動画撮像時に光学ローパスフィルタ機構と
して常光線と異常光線とが水平および斜め方向に所定量
分離するように、前記偏光分離素子、前記水平方向イメ
ージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手段
の印加電圧を制御し、該静止画撮像モードでは、静止画
撮像時の１撮像ごとに高解像度入力機構として機能する
ように、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手
段および該垂直方向イメージシフト手段へ、イメージシ
フトなし、水平方向イメージシフト、垂直方向イメージ
シフト、および斜め方向イメージシフトの４種類の印加
電圧を１フレームごとに制御する。

【００１５】また、前記偏光分離素子、前記水平方向イ
メージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手
段を積層する構成にすることにより１つの素子として構
成することもできる。

【００１６】

【作用】本発明の光学装置を備えた撮像装置では、電圧
制御手段で制御電圧を印加することにより、動画撮像時
には光学ローパスフィルタとして機能するように偏光分
離素子、水平方向イメージシフト手段および垂直方向イ
メージシフト手段を制御し、静止画撮像時には高解像度
入力手段として機能するように偏光分離素子、水平方向
イメージシフト手段および垂直方向イメージシフト手段
を制御することにより、動画撮像と静止画撮像との切り
換えを瞬時に静的に行う事ができる。このように、本発
明の光学装置は、同一の装置によって光学ローパスフィ
ルタとイメージシフト手段とを機能できる為、構造が簡
単で精度が良く、制御も簡単に行うことができ、装置を
小型にすることが可能である。機械的振動や騒音等が発
生することがない。

【００１７】また、偏光分離素子、水平方向イメージシ
フト手段および垂直方向イメージシフト手段を１つの素
子として構成すれば、製造工程の削減、装置の小型化が
実現できる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】（実施例１）まず、本発明の実施例１に係
る光学装置の構成を説明する。図１に、本実施例の光学
装置のブロック図を示す。図２に、図１に示す光学装置
の光学系部分の断面模式図を示す。

【００２０】本実施例の光学装置は、図１に示すよう
に、集光レンズ群１１、偏光分離素子３０、イメージシ
フト手段４０、および固体撮像素子（ＣＣＤ）５を備
え、撮像光は、この順に各素子に入射する。本発明の特
徴は、偏光分離素子３０とイメージシフト手段４０とに
ある。イメージシフト手段４０は、水平方向イメージシ
フト手段３１と垂直方向イメージシフト手段３２とから
なる。水平方向イメージシフト手段３１は、図２に示す
ように、第１の電気光学素子３１１、第１の偏光方向回
転素子３１２、および第２の電気光学素子３１３を有す
る。垂直方向イメージシフト手段３２は、第３の電気光
学素子３２１、第２の偏光方向回転素子３２２、および
第４の電気光学素子３２３を有する。

【００２１】この光学装置は、図１に示すように、さら
に、システムコントローラ２０、タイミング発生回路２
１、イメージシフト制御回路２２、液晶ドライバ２３、
ＣＣＤドライバ２４、Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド回
路）２５、ＡＤ（Ａ／Ｄ変換回路）２６、信号処理回路
２７、およびフレームメモリ２８を備える。

【００２２】システムコントローラ２０は、各部の制御
を行うものであり、ここで動画撮像若しくは静止画撮像
の選択を行う。タイミング発生回路２１は、動画撮像お
よび静止画撮像に応じて、イメージシフト制御回路２
２、ＣＣＤドライバ２４、Ｓ／Ｈ２５、およびＡＤ２６
各部へ制御および駆動クロック信号を送信する。イメー
ジシフト制御回路２２は、動画撮像および静止画撮像に
応じて、液晶ドライバ２３へタイミングパルスを送信す
る。液晶ドライバ２３では、イメージシフト制御回路２
２から送信されたタイミングパルスに同期させて、偏光
分離素子３０、第１、第２、第３、第４の電気光学素子
３１１、３１３、３２１、３２３および第１および第２
の偏光方向回転素子３１２、３２２への印加電圧を制御
する。

【００２３】ＣＣＤドライバ２４は、タイミング発生回
路２２から送信されたタイミングパルスに同期させて固
体撮像素子５を駆動し、固体撮像素子５での撮像および
読み出しを行う。固体撮像素子５よりＳ／Ｈ２５に読み
出された映像信号は、ＡＤ２６でディジタル信号に変換
され、信号処理回路２７へ送られる。信号処理回路２７
は、送られてきたディジタル信号に対して次のような処
理を行う。動画の場合では、ディジタル信号に対して、
色分離、変換処理、および補正処理を行った後、表示
部、処理部および記録部へと出力する。静止画の場合で
は、前記各処理を行った後いったんフレームメモリ２８
に記憶する。そして、複数枚の撮像および各処理を行っ
た後、各フレームメモリ２８に記憶されたディジタル信
号を読み出し、合成および各処理を行った後、表示部、
処理部および記録部へと出力する。

【００２４】ここで、本発明の特徴部分である偏光分離
素子３０およびイメージシフト手段４０の構造および動
作を、更に詳しく説明する。

【００２５】図３に、本実施例の偏光分離素子３０、水
平方向イメージシフト手段３１および垂直方向イメージ
シフト手段３２の構成を示す断面模式図を示し、図４
に、本実施例の偏光分離素子３０、第１、第２、第３、
第４の電気光学素子３１１、３１３、３２１、３２３、
および第１、第２の偏光方向回転素子３１２、３２２の
制御電圧を印加したときと、印加しないときとにおける
動作を模式的に表した図を示す。

【００２６】本実施例の偏光分離素子３０は、図３
（Ａ）に示すように、ガラス板６１、透明電極６２、配
向膜６３、ネマティック液晶６５、配向膜６３、透明電
極６２、およびガラス板６１を有し、この順に積層され
て構成される。配向膜６３は、液晶６５がガラス板６１
と所定の角度で配向するように配向処理が施してある。
液晶６５には、透明電極６２を介して制御電圧が与えら
れ、液晶分子の配向方向が制御される。

【００２７】この偏光分離素子３０における動作を、図
４（Ａ）を参照して説明する。

【００２８】偏光分離素子３０に制御電圧が印加されな
いとき、ネマティック液晶６５の配向状態は変化しな
い。偏光分離素子３０の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から４５°の傾きをもっている。この
とき集光レンズ群１１から出射された撮像光が偏光分離
素子３０に入射すると、偏光分離素子３０の光学軸と光
軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ常光線Ｌ_Oは
そのまま直進し、偏光分離素子３０の光学軸と光軸とを
含む面に平行な波動ベクトルを持つ異常光線Ｌ_Eは偏光
分離素子３０の光学軸方向に接近する方向に屈折し、常
光線Ｌ_Oと所定量分離して射出する。

【００２９】偏光分離素子３０に制御電圧Ｖ₁が印加さ
れると、ネマティック液晶６５は制御電圧の印加方向と
ほぼ平行方向に配向するようになっている。このとき偏
光分離素子３０の光学軸方向は光軸方向とほぼ平行にな
っており、このため、撮像光が偏光分離素子３０に入射
すると、そのまま直進して射出する。

【００３０】なお、この偏光分離素子３０では、透明電
極６２に印加する制御電圧Ｖ₁により、透過光の常光線
Ｌ_Oと異常光線Ｌ_Eとの分離幅を制御することができる。

【００３１】本実施例の水平方向イメージシフト手段３
１および垂直方向イメージシフト手段３２については、
図３（Ｂ）に示すように、第１、第２、第３および第４
の電気光学素子３１１、３１３、３２１、３２３それぞ
れが、透明電極６２、配向膜６３、ネマティック液晶６
５、配向膜６３および透明電極６２を有し、この順に積
層されて構成され、それぞれガラス板６１に狭持され
る。配向膜６３は、液晶６５がガラス板６１と所定の角
度で配向するように配向処理が施してある。液晶６５に
は、透明電極６２を介して制御電圧が印加され、それに
よりそれぞれの液晶分子の配向方向が制御される。第１
の電気光学素子３１１の光学軸の方向と第２の電気光学
素子３１３の光学軸の方向とは同じであり、第３の電気
光学素子３２１の光学軸の方向と第４の電気光学素子３
２３の光学軸の方向とは同じである。また、第１の電気
光学素子３１１および第２の電気光学素子３１３の光学
軸の方向と、第３の電気光学素子３２１および第４の電
気光学素子３２３の光学軸の方向とは、９０°異なって
いる。

【００３２】この水平方向イメージシフト手段３１およ
び垂直方向イメージシフト手段３２における動作を、図
４（Ａ）を参照して説明する。

【００３３】第１の電気光学素子３１１に制御電圧が印
加されないとき、ネマティック液晶６５の配向状態は変
化しない。このことにより、第１の電気光学素子３１１
の光学軸と光軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ
常光線Ｌ_Oはそのまま直進するが、第１の電気光学素子
３１１の光学軸と光軸とを含む面に平行な波動ベクトル
を持つ異常光線Ｌ_Eは第１の電気光学素子３１１の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線Ｌ_Oと所定量水
平方向に分離して射出する。

【００３４】第１の電気光学素子３１１に制御電圧Ｖ₂
が印加されると、ネマティック液晶６５は制御電圧の印
加方向とほぼ平行方向に配向するようになっている。こ
のとき偏光分離素子３０の光学軸方向は光軸方向とほぼ
平行になっており、このため、撮像光が第１の電気光学
素子３１１に入射すると、そのまま直進して射出する。

【００３５】なお、この第１の電気光学素子３１１にお
いても、透明電極６２に印加する制御電圧Ｖ₂により、
透過光の常光線Ｌ_Oと異常光線Ｌ_Eとの分離幅を制御する
ができる。

【００３６】第２、第３、第４の電気光学素子３１３、
３２１、３２３についても第１の電気光学素子３１１と
同様の動作を行う。

【００３７】一方、第１の偏光方向回転素子３１２およ
び第２の偏光方向回転素子３２２はそれぞれ、図３
（Ｂ）に示すように、透明電極６２、配向膜６４ａ、ツ
イストネマティック液晶６６、配向膜６４ｂおよび透明
電極６２を有し、この順に積層され構成される。第１の
偏光方向回転素子３１２は電気光学素子３１１、３１３
に狭持され、第２の偏光方向回転素子３２２は電気光学
素子３２１、３２３に狭持される。ツイストネマティッ
ク液晶６６を挟む配向膜６４ａおよび６４ｂは、撮像光
の偏光方向を９０°回転するように配向処理を施してあ
る。液晶６６には、透明電極６２を介して制御電圧が印
加され、それにより液晶分子の配向方向が制御され、撮
像光の偏光方向が制御される。

【００３８】この第１の偏光方向回転素子３１２および
第２の偏光方向回転素子３２２の動作を、図４（Ｂ）を
参照して説明する。

【００３９】第１の偏光方向回転素子３１２に制御電圧
が印加されないとき、ツイストネマティック液晶６６の
配向状態は変化しない。従って、透過光の偏光方向が９
０°回転する。撮像光が第１の偏光方向回転素子３１２
に入射すると、常光線Ｌ_Oは偏光方向を９０°回転して
異常光線Ｌ_Eとなり、異常光線Ｌ_Eは、偏光方向を９０°
回転して常光線Ｌ_Oとなって射出する。

【００４０】第１の偏光方向回転素子３１２に制御電圧
Ｖ₃が印加されると、ツイストネマティック液晶６６が
電圧の印加方向に配向する。この場合、透過光の偏光方
向は回転しない。従って、常光線Ｌ_Oおよび異常光線Ｌ_E
は、偏光方向を回転せずに射出する。

【００４１】第２の偏光方向回転素子３２２についても
第１の偏光方向回転素子３１２と同様の動作を行う。

【００４２】このような構成の光学装置において、図５
に示すような制御信号（電圧）を印加した場合の撮像光
の動きを、図６および図７を用いて説明する。図５は、
動画撮像モードおよび静止画撮像モードのそれぞれのイ
メージシフトモードに対する偏光分離素子３０、水平方
向イメージシフト手段３１、および垂直方向イメージシ
フト手段３２へ印加する制御電圧を示す。図５におい
て、縦軸は制御電圧、横軸は時間を表す。図６は、動画
撮像時の撮像光の動きを示し、図７は、静止画撮像時の
撮像光の動きを示す。図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）およ
び（Ｄ）は、それぞれ静止画撮像時の第１、第２、第３
および第４のイメージシフトモードの時の撮像位置を示
す。

【００４３】まず、動画撮像時の動作を説明する。動画
撮像時は、上記光学装置は光学ローパスフィルタとして
機能する。

【００４４】図５に示すように、動画撮像時は、偏光分
離素子３０には、制御電圧は印加されない。その状態
で、偏光分離素子３０の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から４５°の傾きをもっている。図６
に示すように、このとき集光レンズ群１１から出射され
た撮像光７が偏光分離素子３０に入射すると、偏光分離
素子３０における常光線７_Oと異常光線７_Eとは所定量、
例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当する
量斜め４５°の方向に分離して、水平方向イメージシフ
ト手段３１に入射する。

【００４５】水平方向イメージシフト手段３１では、偏
光分離素子３０における常光線７_Oおよび異常光線７_Eは
まず第１の電気光学素子３１１に入射する。第１の電気
光学素子３１１には、制御電圧は印加されない。この状
態では上述したように、常光線７_Oおよび異常光線７
_Eは、それぞれ、第１の電気光学素子３１１における常
光線７_OOと異常光線７_OE、および常光線７_EOと異常光線
７_EEとに分離される。第１の電気光学素子３１１におけ
る常光線７_OO、７_EOおよび異常光線７_OE、７_EEは所定
量、例えば固体撮像素子５の２分の１の画素ピッチに相
当する量水平方向に分離して第１の偏光方向回転素子３
１２に入射する。

【００４６】第１の偏光方向回転素子３１２には、図５
に示すように、制御電圧Ｖ₃＝ｅ₃が印加される。上述し
たように、電圧印加時には、第１の偏光方向回転素子３
１２への入射光は偏光方向を回転せずにそのまま射出す
る。従って、第１の電気光学素子３１１における常光線
７_OO、７_EOおよび異常光線７_OE、７_EEは、偏光方向を回
転せずに第２の電気光学素子３１３に入射する。

【００４７】第２の電気光学素子３１３では、第１の電
気光学素子３１１と同様に制御電圧は印加されない。第
１の電気光学素子３１１の光学軸の方向と第２の電気光
学素子の光学軸の方向とは同じであるので、第１の電気
光学素子３１１における常光線および異常光線は、第２
の電気光学素子３１３においても常光線および異常光線
となる。従って、第１の偏光方向回転素子３１２をその
まま透過した常光線７_OO、７_EOおよび異常光線７_OE、７
_EEは、第２の電気光学素子３１３において、常光線７
_OOO、７_EOOおよび異常光線７_OEE、７_EEEとして射出す
る。このとき異常光線７_OEE、７_EEEは、所定量、例えば
固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当する量水平
方向に、常光線７_OOO、７_EOOと分離する方向にシフトさ
れる。

【００４８】以上の説明からわかるように、水平方向イ
メージシフト手段３１に入射した撮像光７_O、７_Eは、こ
の場合固体撮像素子５の１画素ピッチに相当する量だけ
水平方向に分離された撮像光７_OOOおよび７_EOOと撮像光
７_OEEおよび７_EEEとして水平方向イメージシフト手段３
１を射出し、垂直方向イメージシフト手段３２へ入射す
る。

【００４９】垂直方向イメージシフト手段３２では、撮
像光７_OOO、７_EOO、７_OEEおよび７_E _EEはまず第３の電気
光学素子３２１に入射する。第３の電気光学素子３２１
には、図５に示すように、制御電圧Ｖ₅＝ｅ₅が印加され
る。このため、図６に示すように、撮像光７_OOO、
７_EOO、７_OEEおよび７_EEEは分離せずそのまま直進し、
第２の偏光方向回転素子３２２に入射する。

【００５０】第２の偏光方向回転素子３２２には、図５
に示すように、制御電圧Ｖ₆＝ｅ₆が印加される。従っ
て、第３の電気光学素子３２１を直進した撮像光
７_OOO、７_EOO、７_OEEおよび７_EEEは、偏光方向を回転せ
ずに第４の電気光学素子３２３に入射する。

【００５１】第４の電気光学素子３２３には、図５に示
すように、制御電圧Ｖ₇＝ｅ₇が印加される。このため、
図６に示すように、撮像光７_OOO、７_EOO、７_OEEおよび
７_EEEは分離せず、またそのまま直進し、射出する。

【００５２】よって、垂直イメージシフト手段３２に入
射した撮像光７_OOO、７_EOO、７_OEEおよび７_EEEは、この
場合分離幅を変えずに垂直方向イメージシフト手段３２
を射出し、固体撮像素子５に入射する。

【００５３】このように、撮像光７_OOOに対し、撮像光
７_EOOは、水平方向に固体撮像素子５の１画素ピッチに
相当する量ずれた位置で撮像され、また撮像光７
_OEEは、斜め４５°の方向に固体撮像素子５の２分の１
画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像され、また撮
像光７_EEEは水平方向に固体撮像素子５の２分の３画素
ピッチに相当する量、斜め４５°の方向に固体撮像素子
５の２分の１画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像
される。よって、撮像光は４つの像となる。

【００５４】次に、静止画撮像時の動作を説明する。静
止画撮像時には、上記光学装置は高解像度入力手段とし
て機能する。

【００５５】図５に示すように、静止画撮像時には、偏
光分離素子３０には制御電圧Ｖ₁＝ｅ₁が印加される。こ
のため撮像光７はそのまま直進し、水平方向イメージシ
フト手段３１に入射する。水平方向イメージシフト手段
３１および垂直方向イメージシフト手段３２に印加する
制御電圧は、４つのイメージシフトモードで以下に示す
ように制御する。また、図８に、各イメージシフトモー
ドにより撮像した画像を示す図およびそれらの画像を合
成した図を示す。

【００５６】まず、第１のイメージシフトモードを説明
する。

【００５７】水平方向イメージシフト手段３１では、第
１の電気光学素子３１１には、図５に示すように、制御
電圧Ｖ₂＝ｅ₂が印加される。このため、図７（Ａ）に示
すように、撮像光７はそのまま直進し、第１の偏光方向
回転素子３１２に入射する。第１の偏光方向回転素子３
１２には、制御電圧Ｖ₃＝ｅ₃が印加される。従って、第
１の電気光学素子３１１を透過した撮像光７が第１の偏
光方向回転素子３１２に入射すると、撮像光７は、偏光
方向を回転せずに第２の電気光学素子３１３に入射す
る。第２の電気光学素子３１３には制御電圧Ｖ₄＝ｅ₄が
印加される。このため撮像光７は第１の電気光学素子３
１１のときと同様にそのまま直進し、垂直方向イメージ
シフト手段３２に入射する。

【００５８】垂直方向イメージシフト手段３２では、第
３の電気光学素子３２１には、制御電圧Ｖ₅＝ｅ₅が印加
される。このため、図７（Ａ）に示すように、撮像光７
はそのまま直進し、第２の偏光方向回転素子３２２に入
射する。第２の偏光方向回転素子３２２には、制御電圧
Ｖ₆＝ｅ₆が印加される。第３の電気光学素子３２１を透
過した撮像光７が第２の偏光方向回転素子３２２に入射
すると、撮像光７は、偏光方向を回転せずに第４の電気
光学素子３２３に入射する。第４の電気光学素子３２３
には、制御電圧Ｖ₇＝ｅ₇が印加される。このため撮像光
７は第３の電気光学素子３２１のときと同様にそのまま
直進し、固体撮像素子５に入射する。よって第１のイメ
ージシフトモードでは、図８（Ａ）に示すように、撮像
光７は光軸からシフトされずに撮像される。

【００５９】次に、第２のイメージシフトモードを説明
する。

【００６０】水平方向イメージシフト手段３１では、第
１の電気光学素子３１１には、図５に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図７（Ｂ）に示すよう
に、第１の電気光学素子３１１における常光線７_Oと異
常光線７_Eとは所定量、例えば固体撮像素子５の２分の
１画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第１の偏
光方向回転素子３１２に入射する。第１の偏光方向回転
素子３１２には、制御電圧は印加されない。従って、透
過光の偏光方向は９０°回転する。第１の電気光学素子
３１１を透過した第１の電気光学素子３１１における常
光線７_Oおよび異常光線７_Eが第１の偏光方向回転素子３
１２に入射すると、第１の電気光学素子３１１における
常光線７_Oおよび異常光線７_Eは、偏光方向を９０°回転
して、第２の電気光学素子３１３に入射する。このと
き、第１の電気光学素子３１１における常光線７_Oは第
２の電気光学素子３１３における異常光線７_OEに、異常
光線７_Eは第２の電気光学素子３１３における常光線７
_EOとなる。第２の電気光学素子３１３には、制御電圧は
印加されない。このとき第２の電気光学素子３１３にお
ける常光線７_EOはそのまま直進するが、異常光線７_OEは
第１の電気光学素子３１１における異常光線７_Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
第１の電気光学素子３１１における常光線７_EO、７
_OEは、光軸から水平方向に固体撮像素子５の２分の１画
素ピッチに相当する量だけずれた位置で再び合成され、
垂直方向イメージシフト手段３２に入射される。

【００６１】垂直方向イメージシフト手段３２では、第
３の電気光学素子３２１には制御電圧Ｖ₅＝ｅ₅が印加さ
れる。このため、図７（Ｂ）に示すように、撮像光７_EO
および７_OEはそのまま直進し、第２の偏光方向回転素子
３２２に入射する。第２の偏光方向回転素子３２２に
は、制御電圧Ｖ₆＝ｅ₆が印加される。従って、第３の電
気光学素子３２１を透過した撮像光７_EOおよび７_OEが第
２の偏光方向回転素子３２２に入射すると、撮像光７_EO
および７_OEは、偏光方向を回転せずに第４の電気光学素
子３２３に入射する。第４の電気光学素子３２３には、
制御電圧Ｖ₇＝ｅ₇が印加される。このため、撮像光７_EO
および７_OEはそのまま直進し、固体撮像素子５に入射す
る。よって、第２のイメージシフトモードでは、図８
（Ｂ）に示すように、撮像光は光軸から水平方向に固体
撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当する量ずれた位
置で撮像される。

【００６２】次に、第３のイメージシフトモードを説明
する。

【００６３】水平方向イメージシフト手段３１では、第
１の電気光学素子３１１には、図５に示すように、制御
電圧Ｖ₂＝ｅ₂が印加される。このため、図７（Ｃ）に示
すように、撮像光７はそのまま直進し、第１の電気光学
素子３１１を透過して、第１の偏光方向回転素子３１２
に入射する。第１の偏光方向回転素子３１２には制御電
圧Ｖ₃＝ｅ₃が印加される。第１の電気光学素子３１を透
過した撮像光７が第１の偏光方向回転素子３１２に入射
すると、撮像光７は、偏光方向を回転せずに第２の電気
光学素子３１３に入射する。第２の電気光学素子３１３
には、制御電圧Ｖ₄＝ｅ₄が印加される。このため撮像光
７はそのまま直進し、第２の電気光学素子３１３を透過
して、垂直方向イメージシフト手段３２に入射する。

【００６４】垂直方向イメージシフト手段３２では、第
３の電気光学素子３２１には、制御電圧は印加されな
い。このため、図７（Ｃ）に示すように、第３の電気光
学素子３２１における常光線７_Oと異常光線７_Eとは所定
量、例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第２の偏光方向回転素子３２
２に入射する。第２の偏光方向回転素子３２２には、制
御電圧は印加されない。従って、第３の電気光学素子３
２１を透過した第３の電気光学素子３２１における常光
線７_Oおよび異常光線７_Eが第２の偏光方向回転素子３２
２に入射すると、偏光方向を９０°回転して、第４の電
気光学素子３２３に入射する。このとき、第３の電気光
学素子３２１における常光線７_Oは第４の電気光学素子
３２３における異常光線７_OEに、第３の電気光学素子３
２１における異常光線７_Eは第４の電気光学素子３２３
における常光線７_EOとなる。第４の電気光学素子３２３
には、制御電圧は印加されない。このため第４の電気光
学素子３２３における常光線７_EOはそのまま直進する
が、異常光線７_OEは第１の電気光学素子３１１における
異常光線７_Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素子
５の２分の１画素ピッチに相当する量水平方向にシフト
する。これにより、常光線７_EOと異常光線７_OEとは、光
軸から垂直方向に固体撮像素子５の２分の１画素ピッチ
に相当する量ずれた位置で再び合成され、固体撮像素子
５に入射される。よって、第３イメージシフトモードで
は、図８（Ｃ）に示すように、垂直方向イメージシフト
モードでは、撮像光は光軸から垂直方向に２分の１画素
ピッチに相当する量ずれた位置で撮像される。

【００６５】最後に、第４のイメージシフトモードを説
明する。

【００６６】水平方向イメージシフト手段３１では、第
１の電気光学素子３１１には、図５に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図７（Ｄ）に示すよう
に、第１の電気光学素子３１１における常光線７_Oと異
常光線７_Eとは所定量、例えば固体撮像素子５の２分の
１画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第１の偏
光方向回転素子３１２に入射する。第１の偏光方向回転
素子３１２には、制御電圧は印加されない。よって、第
１の電気光学素子３１１を透過した常光線７_Oおよび異
常光線７_Eが第１の偏光方向回転素子３１２に入射する
と、第１の電気光学素子３１１における常光線７_Oおよ
び異常光線７_Eは、偏光方向を９０°回転して、第２の
電気光学素子３１３に入射する。このとき、第１の電気
光学素子３１１における常光線７_Oは第２の電気光学素
子３１３における異常光線７_OEに、第１の電気光学素子
３１１における異常光線７_Eは第２の電気光学素子３１
３における常光線７_EOとなる。第２の電気光学素子３１
３には、制御電圧は印加されない。このため第２の電気
光学素子３１３における常光線７_EOはそのまま直進する
が、第２の電気光学素子３１３における異常光線７_OEは
第１の電気光学素子３１１における異常光線７_Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
常光線７_EOと異常光線７_OEとは、光軸から水平方向に固
体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当する量ずれた
位置で再び合成され、垂直方向イメージシフト手段３２
に入射される。

【００６７】垂直方向イメージシフト手段３２では、光
学軸の方向が水平方向イメージシフト手段３１とは９０
°異なっているため、第２の電気光学素子３１３におけ
る常光線７_EOは第３の電気光学素子３２１における異常
光線７_EOEに、異常光線７_OEは常光線７_OEOとなる。第３
の電気光学素子３２１には、制御電圧は印加されない。
従って、図７（Ｄ）に示すように、第３の電気光学素子
３２１における常光線７_OEOと異常光線７_EOEとは所定
量、例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第２の偏光方向回転素子３２
２に入射する。第２の偏光方向回転素子３２２には制御
電圧は印加されず、第３の電気光学素子３２１を透過し
た常光線７_OEOおよび異常光線７_EOEが第２の偏光方向回
転素子３２２に入射すると、第３の電気光学素子３２１
における常光線７_OEOおよび異常光線７_EOEは、偏光方向
を９０°回転して、第４の電気光学素子３２３に入射す
る。このとき、第３の電気光学素子３２１における常光
線７_OEOは第４の電気光学素子３２３における異常光線
７_OEOEに、異常光線７_EOEは常光線７_EOEOとなる。第４
の電気光学素子３２３には、制御電圧は印加されない。
このため、第４の電気光学素子３２３における常光線７
_EOEOはそのまま直進するが、異常光線７_OE _OEは第３の電
気光学素子３２１における異常光線７_EOEと同じ方向に
所定量、例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに
相当する量垂直方向にシフトする。これにより、第４の
電気光学素子３２３における常光線７_EOEOと異常光線７
_OEOEとは光軸から垂直方向に固体撮像素子５の２分の１
画素ピッチに相当する量ずれた位置で再び合成され、固
体撮像素子５に入射される。よって、第４のイメージシ
フトモードでは、図８（Ｄ）に示すように、撮像光は光
軸から水平方向および垂直方向に固体撮像素子５の２分
の１画素ピッチに相当する量斜め方向にずれた位置で撮
像される。

【００６８】以上、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示す４つのイ
メージシフトモードによって撮像された４枚の画像を、
図８（Ｅ）に示すように、フレームメモリ２８にて互い
に補間する形で合成することによって、画像の分解能が
水平方向２倍、垂直方向２倍となり、全体として４倍と
なる。

【００６９】なお、具体的には、例えば第１、第２、第
３、第４の電気光学素子３１１、３１３、３２１、３２
３に４−シアノ−４’−ペンチルビフェニルを２５
〔℃〕で用いる場合、波長λ＝５７７〔ｎｍ〕の撮像光
の常光線と異常光線との分離幅を３〔μｍ〕にする為に
は、液晶セルの厚さを２６．５０〔μｍ〕に設定すれば
良い。

【００７０】（実施例２）次に、本発明の実施例２の光
学装置を説明する。本実施例の光学装置は、上記実施例
１の光学装置とは、垂直方向イメージシフト手段の構成
が異なる。上記実施例１において、偏光分離素子３０お
よび水平方向イメージシフト手段３１は動画撮像時と静
止画撮像時とについて用いるが、垂直方向イメージシフ
ト手段３２については動画撮像時は撮像光を透過するだ
けで、撮像光の偏光分離は行わない。この場合では、撮
像光の偏光方向は問題ではない。そこで、垂直方向イメ
ージシフト手段については、以下に説明するような構成
とすることが出来る。なお、本実施例に係る偏光分離素
子３０および水平方向イメージシフト手段３１の構成に
ついては、上記実施例１に係る偏光分離素子３０および
水平方向イメージシフト手段３１との構成と同じであ
る。

【００７１】図９に、本発明の実施例２の垂直方向イメ
ージシフト手段３２’の構成を示す。本実施例の垂直方
向イメージシフト手段３２’においては、第３および第
４の電気光学素子３２１’、３２３’はそれぞれ、透明
電極６２、配向膜６３、ネマティック液晶６５、配向膜
６３および透明電極６２を有し、この順に積層されて構
成され、それぞれガラス板６１に狭持される。配向膜６
３は、液晶６５がガラス板６１と所定の角度で配向する
ように配向処理が施してある。透明電極６２に電圧を印
加することにより、それぞれの電気光学素子３２１’、
３２３’の液晶分子の配向方向を制御し、透過光の分離
幅を制御することができる。

【００７２】偏光方向回転素子３２２’は、配向膜６４
ａ、ツイストネマティック液晶６６および配向膜６４ｂ
を有し、この順に積層されて構成される。偏光方向回転
素子３２２’は、電気光学素子３２１’、３２３’に狭
持される。ツイストネマティック液晶６６を挟む配向膜
６４は、液晶が配向方向を９０°回転するように配向処
理を施してある。

【００７３】このような構成の垂直方向イメージシフト
手段３２’を透過する撮像光の動きを図１０を用いて説
明する。

【００７４】図１０（Ａ）に、垂直方向へのイメージシ
フトを行わない場合、即ち、上記実施例１における動画
撮像時、第１、第２のイメージシフトモードに相当する
場合の撮像光の動きを示し、図１０（Ｃ）に、その場合
の撮像位置を示す。この場合、第３の電気光学素子３２
１’には、制御電圧Ｖ₅＝ｅ₅が印加される。第３の電気
光学素子３２１’に入射した撮像光７は、ネマティック
液晶６５の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配向し、
このため撮像光７はそのまま直進し、第２の偏光方向回
転素子３２２’に入射する。このとき、第２の偏光方向
回転素子３２２’には、制御電圧を印加しない。従っ
て、第３の電気光学素子３２１’を透過した撮像光７が
第２の偏光方向回転素子３２２’に入射すると、撮像光
７は、偏光方向を９０°回転して、第４の電気光学素子
３２３’に入射する。第４の電気光学素子３２３’に
は、制御電圧Ｖ₇＝ｅ₇が印加される。このとき、ネマテ
ィック液晶６５の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配
向し、このため撮像光７はそのまま直進し、固体撮像素
子５に入射する。よって、この場合では、撮像光は光軸
からシフトされずに撮像される。

【００７５】一方、図１０（Ｂ）に、垂直方向へのイメ
ージシフトを行う場合、即ち、上記実施例１における第
３、第４のイメージシフトモードに相当する場合を示
し、図１０（Ｄ）に、その場合の撮像位置を示す。この
場合、第３の電気光学素子３２１’には制御電圧は印加
されない。従って、ネマティック液晶６５の配向状態は
変化しない。このとき、第３の電気光学素子３２１’に
おける常光線７_Oはそのまま直進するが、第３の電気光
学素子３２１’における異常光線７_Eは光学装置の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線７_Oと所定量、
例えば固体撮像素子５の２分の１画素ピッチに相当する
量垂直方向に分離して第２の偏光方向回転素子３２２’
に入射する。このとき、第２の偏光方向回転素子３２
２’には、制御電圧を印加しない。従って、第３の電気
光学素子３２１’を透過した撮像光７が第２の偏光方向
回転素子３２２’に入射すると、第３の電気光学素子３
２１における常光線７_Oおよび異常光線７_Eは、偏光方向
を９０°回転して、第４の電気光学素子３２３’に入射
する。このとき、第３の電気光学素子３２１’における
常光線７_Oは第４の電気光学素子３２３’における異常
光線７_OEに、異常光線７_Eは常光線７_EOとなる。第４の
電気光学素子３２３’には制御電圧は印加されず、この
とき、第４の電気光学素子３２３’における常光線７_EO
はそのまま直進するが、第４の電気光学素子３２３’に
おける異常光線７_OE第３の電気光学素子３２１’におけ
る異常光線７_Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素
子５の２分の１画素ピッチに相当する量ずれた位置で再
び合成され、固体撮像素子５に入射される。

【００７６】以上の説明からわかるように、本実施例に
よると、垂直方向イメージシフト手段３２’では、第２
の偏光方向回転素子３２２’を用いて制御電圧を印加す
ることなく、第３、第４の電気光学素子３２１’、３２
３’に制御電圧を印加することのみにより撮像光の分離
幅を制御することができる。従って、光学装置全体を簡
単な構成にすることができ、製造工程の削減、装置の小
型化が実現でき、低コストにすることができる。

【００７７】（実施例３）次に、本発明の実施例３の光
学装置を説明する。図１１に、本発明の実施例３の光学
装置の構成を示す。本実施例では、上記実施例１に係る
斜め方向のイメージシフト手段である偏光分離素子３
０、水平方向のイメージシフト手段３１および垂直方向
のイメージシフト手段３２を順に積層した構成とする。
偏光分離素子３０、水平方向のイメージシフト手段３１
および垂直方向のイメージシフト手段３２を積層する順
は任意とすることが可能である。

【００７８】本実施例によると、偏光分離素子３０およ
びそれぞれのイメージシフト手段３１、３２を狭持する
ガラス板の数を削減することができるため、製造工程の
削減、装置の小型化が実現でき、低コストにすることが
できる。また、撮像光の光学系の透過率も向上すること
ができる。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、動画撮像モードと、静止画撮像モードとを有
する光学装置を設け、動画撮像時は光学ローパスフィル
タとして用いることにより偽信号の要因となる高周波数
成分を取り除き、静止画撮像時にはイメージシフト手段
として用いることで、動画入力と静止画入力とを１つの
撮像装置で行うことができ、また、動画よりも解像度の
良い静止画を得ることができる。また、この光学装置は
電気的に静的に像光を分離又はシフトできるため、構造
が簡単で精度が良く、制御も簡単にでき、装置を小型に
することが可能である。また、機械的振動や騒音等が発
生することがない。

【００８０】さらに、偏光分離素子、水平方向イメージ
シフト手段および垂直方向イメージシフト手段とを１つ
の素子として構成すれば、造工程の削減、装置の小型化
が実現でき、低コストにすることができるばかりでな
く、撮像光の光学系の透過率も向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る光学装置のブロック構
成図である。

【図２】本発明の実施例１に係る光学装置の構成図であ
る。

【図３】（Ａ）は、本発明の実施例１に係る偏光分離素
子の構成図であり、（Ｂ）は、イメージシフト手段の構
成図である。

【図４】本発明の実施例１に係る偏光分離素子、電気光
学素子、および偏光方向回転素子を透過する光の、制御
電圧を印加するときと印加しないときとにおける動作を
説明するための模式図であり、（Ａ）は、偏光分離素子
および電気光学素子の場合、（Ｂ）は、偏光方向回転素
子の場合における模式図である。

【図５】本発明の実施例１に係る光学装置に印加する制
御電圧の波形図である。

【図６】本発明の実施例１に係る光学装置に印加電圧を
加えたときの動画撮像時の撮像光の動向を説明するため
の模式図である。

【図７】本発明の実施例１に係る光学装置に印加電圧を
加えたときの静止画撮像時の撮像光の動向を説明するた
めの模式図であり、（Ａ）は、第１のイメージシフトモ
ードによる撮像光の動向を説明するための模式図、
（Ｂ）は、第２のイメージシフトモードによる撮像光の
動向を説明するための模式図、（Ｃ）は、第３のイメー
ジシフトモードによる撮像光の動向を説明するための模
式図、（Ｄ）は、第４のイメージシフトモードによる撮
像光の動向を説明するための模式図である。

【図８】本発明の実施例１における解像度を説明するた
めの模式図であり、（Ａ）は、第１のイメージシフトモ
ードによる撮像位置を示す模式図、（Ｂ）は、第２のイ
メージシフトモードによる撮像位置を示す模式図、
（Ｃ）は、第３のイメージシフトモードによる撮像位置
を示す模式図、（Ｄ）は、第４のイメージシフトモード
による撮像位置を示す模式図、（Ｅ）は、４つのイメー
ジシフトモードにより撮像した画像をフレームメモリで
互いに補間しながら合成した画像を説明するための模式
図である。

【図９】本発明の実施例２に係る光学装置の垂直方向イ
メージシフト手段の構成図である。

【図１０】本発明の実施例２における垂直方向イメージ
シフト手段の動作を説明するための模式図であり、
（Ａ）は、垂直方向へのイメージシフトを行わない場
合、即ち本発明の実施例１に係る第１、第２のイメージ
シフトモードの撮像光の動きを示す模式図、（Ｂ）は、
垂直方向へのイメージシフトを行う場合、即ち、本発明
の実施例１に係る第３、第４のイメージシフトモードの
撮像光の動きを示す模式図、（Ｃ）は、垂直方向へのイ
メージシフトを行わない場合の撮像位置を示す模式図、
（Ｄ）は、垂直方向へのイメージシフトを行う場合の撮
像位置を示す模式図である。

【図１１】本発明の実施例３に係る光学装置の構成図で
ある。

【図１２】従来の光学ローパスフィルタを含む撮像装置
の構成図であり、（Ａ）は、複屈折板を複数枚組み合わ
せたものの構成図、（Ｂ）は、液晶を用いて撮像光の分
離幅を可変とすることを特徴とするものの構成図であ
る。

【図１３】従来のイメージシフトにより高解像度画像入
力を行う固体撮像装置の概略構成図である。

【図１４】従来のイメージシフトにより高解像度画像入
力を行う固体撮像装置の構成図であり、（Ａ）は、固体
撮像素子自身を振動することにより高解像度画像を得る
ものの構成図、（Ｂ）は、ガラス板を回転することによ
り高解像度画像を得るものの構成図、（Ｃ）は、電気的
にイメージシフトを行うことにより高解像度画像を得る
ものの構成図である。

【符号の説明】

１１集光レンズ群１２光学ローパスフィルタ１３０従来例に係る圧電素子１３１ガラス板１３２ａ従来例に係る第１の電気光学素子１３２ｂ従来例に係る第２の電気光学素子１３３従来例に係る偏光面回転素子２０システムコントローラ２１タイミング発生回路２２イメージシフト制御回路２３液晶ドライバ２４ＣＣＤドライバ２５サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路２６Ａ／Ｄ変換回路２７信号処理回路２８フレームメモリ３０偏光分離素子３１水平方向イメージシフト手段３１１第１の電気光学素子３１２第１の偏光方向回転素子３１３第２の電気光学素子３２垂直方向イメージシフト手段３２１第３の電気光学素子３２２第２の偏光方向回転素子３２３第４の電気光学素子５固体撮像素子６１ガラス板６２透明電極６３ネマティック液晶の配向膜６４ａ、６４ｂツイストネマティック液晶の配向膜６５ネマティック液晶６６ツイストネマティック液晶７撮像光７_O、７_EO、７_OEO、７_EOEO 撮像光（常光線）７_E、７_OE、７_EOE、７_OEOE 撮像光（異常光線）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射される撮像光の常光線と異常光線と
を斜め方向に所定量分離する偏光分離素子と、該照射される撮像光の常光線と異常光線とを水平方向に
所定量分離する第１の電気光学素子と、該撮像光の偏光
方向を９０°回転させる第１の偏光方向回転素子と、該
撮像光の常光線と異常光線とを水平方向に所定量分離ま
たは所定量ずれた位置で再び合成する第２の電気光学素
子とを有する水平方向イメージシフト手段と、該照射される撮像光の常光線と異常光線とを垂直方向に
所定量分離する第３の電気光学素子と、該撮像光の偏光
方向を９０°回転させる第２の偏光方向回転素子と、該
撮像光の常光線と異常光線とを垂直方向に所定量分離ま
たは所定量ずれた位置で再び合成する第４の電気光学素
子とを有する垂直方向イメージシフト手段と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手段および
該垂直方向イメージシフト手段からの撮像光を受光して
光電変換を行い撮像信号を形成して出力する撮像素子
と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手段および
該垂直方向イメージシフト手段に印加する制御電圧をオ
ンオフすることにより撮像光の分離幅を制御する電圧制
御手段とを備えた光学装置。
【請求項２】前記電圧制御手段が動作モードとして、
動画撮像モードと静止画撮像モードとを有し、該動画撮像モードでは、動画撮像時に光学ローパスフィ
ルタ機構として常光線と異常光線とが水平および斜め方
向に所定量分離するように、前記偏光分離素子、前記水
平方向イメージシフト手段および前記垂直方向イメージ
シフト手段の印加電圧を制御し、該静止画撮像モードでは、静止画撮像時の１撮像ごとに
高解像度入力機構として、該偏光分離素子、該水平方向
イメージシフト手段および該垂直方向イメージシフト手
段へ、イメージシフトなし、水平方向イメージシフト、
垂直方向イメージシフト、および斜め方向イメージシフ
トの４種類の印加電圧を１フレームごとに制御する、請
求項１記載の光学装置。
【請求項３】前記偏光分離素子、前記水平方向イメー
ジシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手段を
積層する構成にすることにより１つの素子として構成し
た、請求項１記載の光学装置。