JPH10322589A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子を用いた撮像装置において、解
像度を高めるための画素ずらし撮影の撮影モードに合わ
せて、偽色の発生を防止するための光学ローパスフィル
ターを挿脱できるようにする。 【解決手段】 偽色発生防止用の光学ローパスフィルタ
ー６ａを保持枠６に設け、この光学ローパスフィルター
６ａを歯車８ａとラック６ｄにより撮像時に使用する所
定の第一の位置と撮像時に使用しない他の第二の位置と
に移動可能にする。また、解像度を高めるための画素ず
らし撮影機構として、保持枠３に設けた赤外線カットフ
ィルター３ａを傾けて撮像面１の像を所定量ずらすよう
にする。そして、これらの駆動を一つのモータ１３と歯
車機構を用いて選択的に行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子スチルカメラ
等の撮像装置、特に撮像素子の解像度を高めるために画
素ずらし撮影が可能な撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子スチルカメラ等において、固
体撮像素子の解像度を高める手段として、撮像面と撮像
面に結像した像とを相対的に所定量ずらして複数回撮像
し、固体撮像素子の画素間の補完をする、いわゆる画像
ずらし撮影法が知られている。また、偽色の発生を防止
することを目的として、撮像光束を赤，緑，青などの光
に分光し、分光されたそれぞれの光束を対応する３つの
固体撮像素子で撮像する３板撮影がある。

【０００３】この画素ずらし撮影や３板撮影を低コスト
でかつ小型な構成で実現するために、固体撮像素子の前
に配置されたガラスなどの平行平板を所定量傾け、撮像
面に対して所定量像をずらすようにする平行平板画素ず
らし撮影法が提案されている。

【０００４】例えば、像を本来の結像位置と固体撮像素
子の画素ピッチの半分横方向にずらした位置とで２回撮
像し、本来の結像位置で得た像をずらした位置で得た像
で補完することで横方向の解像度を２倍にすることがで
きる。また、固体撮像素子の色フィルターの配列を考慮
し、ある色のフィルターを通過した光線が、他の全ての
色のフィルターを通過するように、固体撮像素子の画素
ピッチ分横または縦方向にずらした位置で複数回撮像す
ることで、偽色の発生を抑えた画像を得ることができ、
１つの固体撮像素子で３板撮影相当の画像を得ることが
できる。

【０００５】一方、同じく電子スチルカメラ等におい
て、１つの固体撮像素子だけを用いた単板撮影での被写
体像の偽色の発生を防止するために、撮像光路内に光学
ローパスフィルターを配した撮像装置がある。しかしな
がら、光学ローパスフィルターを用いることで偽色の発
生を防止する代わりに解像度が落ちるという問題があ
り、また、上述の３板撮影相当の画像を得る平行平板画
素ずらし撮影法では偽色の発生を防止する光学ローパス
フィルターが不要になるので、必要に応じて光学ローパ
スフィルターを撮像光路中から挿脱できる機構が必要と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の撮像装置にあっては、画素ずらし撮影法の撮影
モードに合わせて光学ローパスフィルターを挿脱する機
構は有していなく、また、当然、平行平板画素ずらし撮
影法と光学ローパスフィルターを挿脱する機構を駆動す
るモータなどのアクチュエータをもったものはなく、解
像度を高めることが難しいという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、画素ずらしの撮影モードに合わせて光
学ローパスフィルターを挿脱でき、容易に高解像度が得
られる撮像装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、次のように構成したものである。

【０００９】（１）固体撮像素子を用いた撮像装置にお
いて、撮像時の所定の位置と他の位置とに移動可能な光
学ローパスフィルターと、画素ずらし撮像を行うための
画素ずらし手段とを有するようにした。

【００１０】（２）上記（１）の装置において、光学ロ
ーパスフィルターと画素ずらし手段を駆動する単一の駆
動手段を有するようにした。

【００１１】（３）上記（２）の装置において、光学ロ
ーパスフィルターと画素ずらし手段の何れかを選択的に
駆動手段により駆動させる切替手段を有するようにし
た。

【００１２】（４）上記（１）ないし（３）何れかの装
置において、画素ずらし手段は平行平板を傾けて撮像面
の像を所定量ずらすようにした。

【００１３】（５）上記（４）の装置において、平行平
板は赤外線カットフィルターとした。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る撮像装置の要
部を示す構成図であり、被写体側から光軸方向に撮像部
を見た状態を示している。

【００１５】図１において、１は固体撮像素子上にある
撮像面で、この撮像面１には不図示の撮影光学系によっ
て被写体像が結像される。２は固体撮像素子や後述する
本装置の構成要素のいくつかを保持または支持する基板
である。

【００１６】また図１中、３は撮像面１の直前に位置
し、平行平板を用いた画素ずらし撮影機構（以下画素ず
らし機構という）の一部をなす赤外線カットフィルター
３ａを保持する赤外線カットフィルター保持枠で、この
赤外線カットフィルター保持枠３は、付勢部３ｅ，３ｆ
でばねや磁石などによって基板２に近接する方向に付勢
されるとともに、ボール３ｂで基板２に支持され、第一
のカムフォロワー３ｃと第二のカムフォロワー３ｄでそ
れぞれ後述する第一のカム４と第二のカム５に支持され
ている。３ｇは基板２に植設された軸２ａに遊合して、
赤外線カットフィルター保持枠３の位置決めを行うため
の切り欠きであり、赤外線カットフィルター３ａは平行
平板としても働き、赤外線カットフィルター保持枠３を
傾けることで画素ずらし撮影を行う。

【００１７】次に、赤外線カットフィルター保持枠３を
傾ける方法について説明する。図１の４は光軸方向に高
さの異なる３つのカム面４ａ，４ｂ，４ｃを有し、外周
に歯車４ｄが施された上述の第一のカムで、この第一の
カム４を回転させ、第一のカムフォロワー３ｃが当接す
るカム面を換えていくことで、赤外線カットフィルター
保持枠３を図のｘ方向へ各カム面の高さによって決まる
角度だけ傾けることができる。

【００１８】５は光軸方向に高さの異なる２つのカム面
５ａ，５ｂを有し、外周に歯車５ｃが施された上述の第
二のカムで、この第二のカム５を回転させ、第二のカム
フォロワー３ｄが当接するカム面を換えていくことで、
同様に赤外線カットフィルター保持枠３を図のｙ方向へ
各カム面の高さによって決まる角度だけ傾けることがで
きる。

【００１９】上記カム面の数は撮像光束のずれ方の種類
を表し、２つや３つに限定されるものではない。このよ
うに、第一のカム４と第二のカム５を後述するように適
当に回転させることで、画素ずらし撮影を行うことがで
きる。

【００２０】ここで、本画素ずらし機構では第一のカム
４の１回転で第二のカム５が０．５回転する回転比にな
っており、第二のカム５の１回転で本機構における全種
類（ｘ方向３通り、ｙ方向２通りの６種類）の撮像光束
のずれ方を実現できる。つまり、第二のカム５の１回転
の中で複数回撮像することで、画素間を補完し解像度を
高める画素ずらし撮影や、３板相当の撮影が可能とな
る。

【００２１】また、本実施例では後述する図３の第一の
歯車列１０によって第一のカム４と第二のカム５との同
期を取り、不図示のフォトインタラプタ，リーフスイッ
チなどのセンサで第二のカム５の回転位置を検出するこ
とで、任意の撮像光束のずれ方での撮像ができるように
なっている。なお、第一のカム４と第二のカム５とは付
勢部３ｅ，３ｆでの付勢によりそれぞれ第一のカムフォ
ロワー３ｃと第二のカムフォロワー３ｄとが当接してお
り、その摩擦力により勝手に回り出すことはない。

【００２２】６は赤外線カットフィルター保持枠３より
被写体側に位置し、光学ローパスフィルター６ａとダミ
ーガラス６ｂを保持する光学ローパスフィルター保持枠
で、この光学ローパスフィルター６ａは本実施例の場
合、偽色の発生を抑えることを目的として設けている。
また、ダミーガラス６ｂは、光学ローパスフィルター６
ａの撮像光路からの退避時の光路長の急激な変化による
像面位置の変化を防止するために、光学ローパスフィル
ター６ａに代わって撮像光路に入るものである。なお、
このダミーガラス６ｂはなくても良く、光学ローパスフ
ィルター６ａとは違ったフィルター特性を有するフィル
ターであっても良い。

【００２３】上記光学ローパスフィルター保持枠６は、
光学ローパスフィルター６ａを撮像に使用する第一の位
置と使用しない第二の位置に挿脱するものである。７は
この光学ローパスフィルター保持枠６をスライド可能に
支持する２本の棒で、基板２に保持されている。この光
学ローパスフィルター保持枠６は引っ張りばね６ｃによ
って図の−ｘ方向へ付勢されており、通常光学ローパス
フィルター６ａは第一の位置にある。

【００２４】次に、光学ローパスフィルター６ａを第一
の位置と第二の位置に切り替える方法について、図１と
光学ローパスフィルター切替機構の要部を抜き出した図
２を用いて説明する。同図中、８は後述する図４の第二
の歯車列１１を歯車と噛み合う通常の歯車と、光学ロー
パスフィルター保持枠６に設けられたある歯数をもつラ
ック６ｄと噛み合う部分歯車８ａを所定長さ有する光学
ローパスフィルター切替歯車で、この光学ローパスフィ
ルター切替歯車８の時計回り方向への回転によって、部
分歯車８ａがラック６ｄに図２の（ａ）のように噛み合
い始める。

【００２５】９は光学ローパスフィルター保持枠６に設
けられた突起６ｅと光学ローパスフィルター６ａの第二
の位置で図２の（ｂ）のように係合する緊締レバーで、
時計回り方向へ付勢されている。

【００２６】そして、図２の（ａ）の状態から続けて光
学ローパスフィルター切替歯車８を時計回り方向へ回転
させることで、光学ローパスフィルター保持枠６は２本
の棒７をスライドし、突起６ｅが緊締レバー９の爪部９
ａを押しのけた後、突起６ｅが爪部９ａと係合し、光学
ローパスフィルター６ａは第二の位置で図２の（ｂ）の
ように保持される。このとき、部分歯車８ａとラック６
ｄは噛み合いを終了している。この状態をフォトインタ
ラプタ，リーフスイッチなどのセンサで検出し、光学ロ
ーパスフィルター切替歯車８の回転を停止させること
で、光学ローパスフィルター６ａを第二の位置に保持し
ておくことができる。

【００２７】また、光学ローパスフィルター保持枠６を
第一の位置に戻すためには、さらに光学ローパスフィル
ター切替歯車８を時計回り方向へ回転させる。８ｂは光
学ローパスフィルター切替歯車８に植設された出っ張り
で、緊締レバー９のアーム９ｂと当接し、緊締レバー９
をその付勢力に抗して反時計回り方向へ回転させ、図２
の（ｃ）のように突起６ｅと爪部９ａとの係合を解除す
る。そして、この解除とともに光学ローパスフィルター
保持枠６は引っ張りばね６ｃによって第一の位置に戻さ
れる。

【００２８】このように、本光学ローパスフィルター切
替機構によれば、光学ローパスフィルター切替歯車８の
一方向回転によって光学ローパスフィルター６ａを第一
の位置と第二の位置に揺動的に切り替えることができ
る。

【００２９】次に、上述の第一のカム４と第二のカム
５、それに光学ローパスフィルター切替歯車８を回転さ
せる動力伝達機構について、図１と動力伝達機構の要部
を抜き出した図３及び図４を用いて説明する。

【００３０】図３は第一のカム４と第二のカム５への動
力伝達機構である上述の第一の歯車列１０を示してい
る。１０ａは後述するモータ１３によって駆動される画
素ずらし被駆動歯車で、ここでは後述するモータ１３の
トルクを考慮し入力を減速している。１０ｂは画素ずら
し被駆動歯車１０ａによって駆動され、第一のカム４を
駆動する第一のカム駆動歯車である。

【００３１】また図３中、１０ｃは３つの歯車からなる
連絡歯車で、画素ずらし被駆動歯車１０ａによって駆動
され、次に述べる第二のカム駆動歯車１０ｄを駆動す
る。１０ｄは第二のカム５を駆動する第二のカム駆動歯
車で、第一のカム４と第二のカム５との回転比を得るた
めに入力を１／２に減速して出力する。

【００３２】なお、第一の歯車列１０の各歯車及び第一
のカム４と第二のカム５はすべて基板２に植設された軸
に遊合されている。そして、このような歯車列により画
素ずらし被駆動歯車１０ａを回転させて画素ずらし機構
を制御することかできる。

【００３３】図４は光学ローパスフィルター切替機構を
駆動する動力伝達機構である第二の歯車列１１を示して
いる。１１ａは後述するモータ１３によって駆動される
フィルター切替被駆動歯車で、ここではモータ１３のト
ルクを考慮し入力を減速している。１１ｂはフィルター
切替被駆動歯車１１ａに続く連絡歯車であり、ここでも
減速を行っている。１１ｃは光学ローパスフィルター切
替歯車８を駆動する切替駆動歯車である。このような歯
車列によりフィルター切替被駆動歯車１１ａを回転させ
て光学ローパスフィルター切替機構を制御することがで
きる。

【００３４】なお、図１の１２は第一の歯車列１０と第
二の歯車列１１とを仕切る仕切り板であり、第一の歯車
列１０と第二の歯車列１１は異なる階層に配置されてい
る。また、第二の歯車列１１の歯車、光学ローパスフィ
ルター切替歯車８及び緊締レバー９は仕切り板１２に植
設された軸に遊合されている。

【００３５】また、ここでは図示しないが、画素ずらし
被駆動歯車１０ａとフィルター切替被駆動歯車１１ａと
の両方に常に噛み合う歯車を配すことで、画素ずらし機
構と光学ローパスフィルター切替機構の両方を同時に動
作させる機構を実現することができる。この場合、画素
ずらしと光学ローパスフィルターの所望の動作を得るた
めには、前述の第一の歯車列１０と第二の歯車列１１の
それぞれの減速比や、第一のカム４や第二のカム５のカ
ム面を適宜変えてやれば良い。本実施例では、遊星歯車
を用いて画素ずらし機構と光学ローパスフィルター切替
機構の何れかを選択的に駆動できる機構を示している。

【００３６】図５は遊星歯車の動作を示す図であり、動
力を選択して伝達する機構の要部を図１から抜き出して
示したものである。図５の（ａ）は画素ずらし機構を駆
動する状態、図５の（ｂ）は光学ローパスフィルター切
替機構を駆動する状態をそれぞれ示している。

【００３７】図５中、１３は不図示の回転子を有する前
述のモータ、１４はモータ１３の回転子と同期して回転
する太陽歯車で、本実施例では回転子と同軸に圧入など
で取り付けられている。１５は太陽歯車１４と噛み合い
ながら公転する遊星歯車であり、本実施例ではモータ１
３のトルクを考慮して太陽歯車１４からの入力を減速し
て画素ずらし被駆動歯車１０ａあるいはフィルター切替
被駆動歯車１１ａに出力している。１６は遊星歯車１５
を公転及び軸１６ａ回りに回転可能に支持する支持板で
ある。

【００３８】次に、上記の遊星歯車１５を用いた動力を
選択して伝達する機構の動作について図５に従って説明
する。モータ１３が時計回りに回転すると太陽歯車１４
も時計回りに回転し、遊星歯車１５が時計回りに公転す
る。これにより、遊星歯車１５が画素ずらし被駆動歯車
１０ａに図５の（ａ）のように噛み合い、画素ずらし機
構が駆動される。逆に、モータ１３が反時計回りに回転
すると太陽歯車１４も反時計回りに回転し、遊星歯車１
５が反時計回りに公転する。これにより、遊星歯車１５
がフィルター切替被駆動歯車１１ａに図５の（ｂ）のよ
うに噛み合い、光学ローパスフィルター切替機構が駆動
される。

【００３９】このように、画素ずらし機構と光学ローパ
スフィルター切替機構を１つのモータ１３で駆動するこ
とができる。また、３板相当の撮影を行う際には、偽色
の発生を防止する光学ローパスフィルター６ａを撮像光
路から退避させるなど、画素ずらしモードに合わせた撮
像が可能であり、容易に被写体を高解像度に撮像するこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素ずらし手段と光学ローパスフィルターを有し、画素
ずらしの撮影モードに合わせて光学ローパスフィルター
を挿脱可能な撮像装置を実現でき、被写体を高解像度に
撮像することができる。

【００４１】また本発明によれば、画素ずらし手段と光
学ローパスフィルターの両方を１つのアクチュエータで
駆動でき、アクチュエータにかかるコストを半減させる
ことができる。

【００４２】また本発明によれば、アクチュエータによ
り画素ずらし手段と光学ローパスフィルターのどちらか
に選択的に駆動させることができる。

【００４３】また本発明によれば、画素ずらし手段とし
て平行平板を傾けて撮像光束をずらす方法を用いること
で、高い精度を要求される画素ずらし撮影を簡単に行う
ことができる。

【００４４】また本発明によれば、平行平板を赤外線カ
ットフィルターとすることで別に赤外線カットフィルタ
ーを配する必要がなくなり、撮像装置を小型にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る撮像装置の要部を示す構成図

【図２】 光学ローパスフィルター切替機構の動作を示
す説明図

【図３】 画素ずらし撮影機構の駆動歯車列を示す図

【図４】 光学ローパスフィルター切替機構の駆動歯車
列を示す図

【図５】 遊星歯車の動作を示す説明図

【符号の説明】

１ 撮像面 ２ 基板 ３ 赤外線カットフィルター保持枠 ３ａ 赤外線カットフィルター（画素ずらし手段） ４ 第一のカム ５ 第二のカム ６ 光学ローパスフィルター保持枠 ６ａ 光学ローパスフィルター ７ 棒 ８ 光学ローパスフィルター切替歯車 ９ 緊締レバー １０ 第一の歯車列 １１ 第二の歯車列 １２ 仕切り板 １３ モータ（駆動手段） １４ 太陽歯車 １５ 遊星歯車 １６ 支持板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子を用いた撮像装置におい
   て、撮像時の所定の位置と他の位置とに移動可能な光学
   ローパスフィルターと、画素ずらし撮像を行うための画
   素ずらし手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 光学ローパスフィルターと画素ずらし手
   段を駆動する単一の駆動手段を有していることを特徴と
   する請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 光学ローパスフィルターと画素ずらし手
   段の何れかを選択的に駆動手段により駆動させる切替手
   段を有していることを特徴とする請求項２記載の撮像装
   置。
4. 【請求項４】 画素ずらし手段は平行平板を傾けて撮像
   面の像を所定量ずらすことを特徴とする請求項１ないし
   ３何れか記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 平行平板は赤外線カットフィルターであ
   ることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。