JPH11331857A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素数の増加量に対して十分に解像度が向上
せず画像のエッジ成分の先鋭性が失われるという問題点
があった。 【解決手段】 レンズ１からの入射光の撮像素子３への
入射位置を所定方向に微小画素分変位させることによ
り、所定時間内に連続して撮影し画素ずらしを施された
画像を出力する撮像部５と、各画像の各色成分信号の撮
影信号に対し処理対象画素を中心とする３×３画素から
なる小領域内の信号レベル平均値から小領域内を２値化
し、この信号に対し予め定められた所定のパターンを基
に処理対象画素を含む線分角度を検出し、処理対象画素
を２×２倍の小画素に分割し各小画素を前記検出された
線分角度に従って所定の信号レベル配分を行う高解像度
化回路９、及び前記小画素への分割を行った各撮像画像
を合成する画像合成回路１０を有する画像処理部１３と
を備えた。 【効果】 ＭＴＦが低下することなく斜線分の高解像度
な再現が良好に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二次元固体撮像
素子を用いた撮像素子と撮影光学系との間に入射光の角
度変位が可能な機構を設けたディジタルスチルカメラ等
の高解像度の撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の撮像装置について図面を参照しな
がら説明する。図２５は、例えば、特開平７−２３６０
８６号公報に示された従来の撮像装置の構成を示す図で
ある。また、図２６は、図２５に示す従来の撮像装置の
撮像部の機構を示す斜視図である。

【０００３】ＣＣＤ等の二次元撮像素子を用いた撮像装
置においては、画像と撮像素子との相対位置を微小に変
化させ、変化させた毎に画像を入力後各画像を合成し、
見かけ上の画素数を増加させて解像度を上昇させるもの
が知られている。

【０００４】このような方法による解像度の向上に当た
っては、従来、特開平７−２３６０８６号公報に記載さ
れるように、撮影光学系と二次元撮像素子との間に透明
平板部材を平行に配置し、この透明平板部材上に配置さ
れる直線上にない３点の傾斜手段の１点を支持部とし他
の２点を該透明平板部材を作動させる作動部として用い
撮影光学系からの入射光を変位させることで撮像素子上
の画像を微小変位させるものである。

【０００５】図２５及び図２６において、１は画像を結
像させるための撮像レンズ、３は画像を光電変換するた
めの二次元に配列されたＣＣＤ等の撮像素子、１０３は
撮像レンズ１と撮像素子３の間にほぼ平行に配置され撮
像レンズ１から撮像素子３への入射光の入射角度に微小
変位をもたらす透明平板部材である。

【０００６】また、同図において、１０４はレンズ１及
び透明平板部材１０３を支持するベースユニット、１０
５ａ、１０５ｂ、及び１０５ｃは透明平板部材１０３を
ベースユニット１０４に固定すると共に２点を選択的に
作動させて透明平板ユニットを傾斜させる圧縮ばね、１
０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃは対応する圧縮ばね１
０５ａ〜１０５ｃを各々押さえるばね押さえ板、１０７
ａは透明平板部材１０３と圧縮ばね１０５ａ、１０５ｂ
を貫通するねじと共に設けられ駆動により透明平板部材
１０３の近傍部位を光軸方向に変位させ透明平板部材１
０３に傾斜をもたらすモータ、１０８ａ、及び１０８ｂ
は透明平板部材１０３及び圧縮ばね１０５ａ、１０５
ｂ、ばね押さえ板１０６ａ、１０６ｂを含む第一及び第
二作動部である。

【０００７】さらに、同図において、１０９は透明平板
部材１０３及び圧縮ばね１０５ｃ、ばね押さえ板１０６
ｃを含む支持部であり、作動部１０８ａ、及び１０８ｂ
の作動時に透明平板部材１０３を支持する。これらは図
示しない匡体に一体的に固定されると共に、図２５に示
されるように後段には光電変換された画像信号を処理す
るための所定の画像処理回路、画像バッファメモリ１１
０、画像合成メモリ１１１等が接続されている。

【０００８】つぎに、この従来の撮像装置の動作につい
て説明する。まず、２つの作動部１０８ａ、及び１０８
ｂのいずれも作動させない状態で撮像を行い、後段の画
像バッファメモリ１１０に画像を記憶する。

【０００９】次に、２つの作動部のうちひとつ１０８ａ
を作動させると他の作動部１０８ｂと支持部１０９を結
ぶ線を回転軸として透明平板部材１０３が回転する。し
たがって、透明平板部材１０３を透過した画像は、かか
る透明平板部材１０３の傾斜によって移動されて撮像素
子３上に結像し、画像バッファメモリ１１０にわずかに
ずれた画像を記憶する。

【００１０】更に、同じひとつの作動部１０８ａを作動
させれば同一方向に順次画像が移動し、順次画像が撮像
素子３に結像され記憶される。また、作動部１０８ｂを
駆動させると、作動部１０８ａと支持部１０９を結ぶ線
を回転軸として透明平板部材１０３が傾斜し、前述とは
異なる方向に画像の移動が行われる。

【００１１】これら２方向の移動を適宜組み合わせるこ
とにより、任意の位置への２次元の画素ずらしを実施の
後、画像バッファメモリ１１０に蓄積された複数の撮影
画像を画素ずらしの実施方向を考慮して各対応画素毎に
内挿することで光学的に画素数を増加させた画像が画像
合成メモリ１１１に得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
撮像装置では、光路を二次元的に変更するために透明平
板部材１０３を２つのモータにより機械的に駆動制御す
るので精度の高い画素ずらし量を実現することが困難で
あるという問題点があった。

【００１３】特に、近年の固体撮像素子の画素ピッチ
は、数ミクロンものが主流となっており機械的にその数
分の一の精度を得る為には、複雑な制御系が必要となる
という問題点があった。

【００１４】また、光学的な画素ずらしによって得られ
た複数の画像を画像処理回路においてずらし位置に応じ
て単純に内挿し合成しているため、例えば、図２７
（ａ）に示すインパルス画像を水平方向及び垂直方向各
々２段階ずらしで得られる図２７（ｃ）、同図（ｄ）、
及び同図（ｅ）と、図２７（ａ）とを４枚の画像として
合成した場合、各撮像素子における光エネルギの積分効
果により合成画像は、図２７（ｂ）に示すＭＴＦの劣化
した結果が得られ、画素数の増加量に対して十分に解像
度が向上せず画像のエッジ成分の先鋭性が失われるとい
う問題点があった。

【００１５】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、画素数の増加量に対して十分に解
像度が向上した画像を実現することができる撮像装置を
得ることを目的とする。

【００１６】なお、かかる問題を解決するために、本出
願人は特開昭６２−２６９８４号公報等において撮像光
学系を機械的に振動させることなく微小画素ずらしを行
う方法を出願している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る撮像装置
は、撮像光学系からの入射光の撮像素子への入射位置を
所定方向に微小画素分変位させることにより、所定時間
内に連続して撮影し画素ずらしを施された画像を出力す
る撮像部と、前記撮像部から出力されたアナログ画像を
デジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換回路、前記デジタル
画像を記憶する画像メモリ、各画像の各色成分信号の撮
影信号に対し処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画素（Ｍ
及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からなる小領域内の信
号レベル平均値から小領域内を２値化し、２値化された
信号に対し予め定められた所定のパターンを基に前記処
理対象画素を含む線分角度を検出し、前記処理対象画素
をＬ×Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割し分割
された各小画素を前記検出された線分角度に従って所定
の信号レベル配分を行う高解像度化回路、及び前記小画
素への分割を行った各撮像画像を合成する画像合成回路
を有する画像処理部とを備えたものである。

【００１８】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路が、過去複数ライン分の画素データを順次
蓄積するラインバッファと、前記処理対象画素及び（Ｍ
×Ｎ−１）近傍画素の１色成分に対して信号レベル平均
値を算出し、この算出した信号レベル平均値をしきい値
としてＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧２、Ｐ及びＱ：自然数）画素
ウィンドウ内の各Ｇ画素の信号値を２値化し、この２値
化されたウィンドウ内のＧ画素を予めパターンメモリに
記憶されている複数のパターンと比較し、パターンの一
致により中心画素を通る線分角度及び線分のどちら側に
明あるいは暗があるかという線分角度情報を検出する線
分角度検出回路と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画
素に分割し分割された各小画素を前記線分角度に従って
Ｇ色信号レベル配分を行うＧ色信号レベル配分回路と、
前記線分角度検出回路により線分角度検出を行わなかっ
た残りのＲＢ色成分信号の各画素に対して前記信号レベ
ル配分されたＧ色信号を用いてＬ×Ｋ倍の小画素への分
割を行い、分割された各小画素を前記線分角度に従って
ＲＢ色信号レベル配分を行うＲＢ色信号レベル配分回路
とを含むものである。

【００１９】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路が、過去複数ライン分の画素データを順次
蓄積するラインバッファと、前記処理対象画素及び（Ｍ
×Ｎ−１）近傍画素のＧ成分に対して信号レベル平均値
を算出し、この算出した信号レベル平均値をしきい値と
してＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧２、Ｐ及びＱ：自然数）画素ウ
ィンドウ内の各Ｇ画素の信号値を２値化し、この２値化
されたウィンドウ内のＧ画素を予めパターンメモリに記
憶されているＧ色信号用線分検出パターンと比較し、パ
ターンの一致により中心画素を通る線分角度及び線分の
どちら側に明あるいは暗があるかという線分角度情報を
検出するＧ色用線分角度検出回路と、前記処理対象画素
及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素のＲ成分に対して信号レベ
ル平均値を算出し、この算出した信号レベル平均値をし
きい値としてＭ×Ｎ画素ウィンドウ内の各Ｒ画素の信号
値を２値化し、この２値化されたウィンドウ内のＲ画素
を予めパターンメモリに記憶されているＲ色信号用線分
検出パターンと比較し、パターンの一致により中心画素
を通る線分角度及び線分のどちら側に明あるいは暗があ
るかという線分角度情報を検出するＲ色用線分角度検出
回路と、前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素
のＢ成分に対して信号レベル平均値を算出し、この算出
した信号レベル平均値をしきい値としてＭ×Ｎ画素ウィ
ンドウ内の各Ｂ画素の信号値を２値化し、この２値化さ
れたウィンドウ内のＢ画素を予めパターンメモリに記憶
されているＢ色信号用線分検出パターンと比較し、パタ
ーンの一致により中心画素を通る線分角度及び線分のど
ちら側に明あるいは暗があるかという線分角度情報を検
出するＢ色用線分角度検出回路と、前記処理対象画素を
Ｌ×Ｋ倍の小画素に分割し分割された各小画素を前記線
分角度情報に従ってＧ色信号レベル配分を行うＧ色信号
レベル配分回路と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画
素に分割し分割された各小画素を前記線分角度情報に従
ってＲ色信号レベル配分を行うＲ色信号レベル配分回路
と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割
された各小画素を前記線分角度情報に従ってＢ色信号レ
ベル配分を行うＢ色信号レベル配分回路とを含むもので
ある。

【００２０】また、この発明に係る撮像装置は、前記画
像合成回路が、画素ずらし位置に対応して各色成分信号
値の単純平均演算を行うものである。

【００２１】また、この発明に係る撮像装置は、前記画
像合成回路が、画素ずらし位置に対応して実際の撮像素
子の開口率を考慮した交差比率に準じて重み付け平均演
算を行うものである。

【００２２】また、この発明に係る撮像装置は、前記各
信号レベル配分回路における小画素は１×１であり、前
記画像合成回路が、ずらし方向に対応して高解像度化さ
れた画素を仮挿入した後、各画像の１色成分信号に対し
処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画素からなる小領域内
の信号レベル平均値から小領域内を２値化する小領域内
２値化手段と、２値化された信号に対し予め定められた
所定のパターンを基に前記処理対象画素を含む線分角度
検出を行う線分角度検出手段と、前記処理対象画素をＬ
×Ｋ倍の小画素に分割し分割された各小画素を前記検出
された線分角度に従って所定の信号レベル配分を行う信
号レベル配分手段とを含むものである。

【００２３】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路及び前記画像合成回路が、前記画像メモリ
に記憶された各撮影画像をＭ×Ｎ倍の画素数の画像テン
プレート内の対応する位置に挿入する画像合成手段と、
合成後の全色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を
中心とするＰ×Ｑ画素からなる小領域内の信号レベル平
均値から小領域内を２値化する小領域内２値化手段と、
２値化された信号に対し予め定められた所定のパターン
を基に前記処理対象画素を含む線分角度検出を行う線分
角度検出手段と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素
に分割し分割された各小画素を前記検出された線分角度
に従って所定の信号レベル配分を行う信号レベル配分手
段とを含むものである。

【００２４】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像を結像するレンズと、直線偏光を作る偏光
子と、ＲＧＢの原色フィルタが表面上に配置され電荷結
合素子を面状に備え光学像を光電変換する撮像素子と、
前記偏光子と前記撮像素子との間に配設され磁界発生回
路によりコイル内に発生した磁界によって磁気光学効果
を生じるファラデー素子と、前記ファラデー素子と前記
撮像素子との間に配設され光を独立した偏光成分に分割
する複屈折板と、前記ファラデー素子への印加磁界条件
を変更することができる撮像部制御回路とを有するもの
である。

【００２５】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像を結像するレンズと、ＲＧＢの原色フィル
タが表面上に配置され電荷結合素子を面状に備え光学像
を光電変換する撮像素子と、前記レンズと前記撮像素子
との間に配設され電界発生回路による電解の強さに応じ
て透過光の屈折現象が変化する電気光学素子と、前記電
気光学素子と前記撮像素子との間に配設され直線偏光を
作る偏光子と、前記電気光学素子への印加電界条件を変
更することができる撮像部制御回路とを有するものであ
る。

【００２６】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像ずらし方向を４５度とし、ずらし距離を半
画素とした、２枚の画素ずらし撮影画像を出力するもの
である。

【００２７】さらに、この発明に係る撮像装置は、前記
撮像部が、画像ずらし方向を水平あるいは垂直とし、ず
らし距離を１画素とした、２枚の画素ずらし撮影画像を
出力するものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１に係る撮像装置について図面を参照しながら説明
する。図１は、この発明の実施の形態１に係る撮像装置
の全体構成を示すブロック図である。また、図２は、こ
の実施の形態１に係る撮像装置の撮像素子の色フィルタ
配列を示す図である。さらに、図３は、この実施の形態
１に係る撮像装置の撮像部の構成を示す図である。な
お、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００２９】なお、図３は、図１における撮像部５の詳
細構成を示したものであり、画素ずらし手段２として、
例えば本出願人により出願済みの特開昭６１−２６７４
６２号公報に示される磁場によって異方性を示す磁気光
学素子を用いた場合を例にとって説明する。

【００３０】図１において、１はレンズ、２はレンズ１
に入射する被写体像の光路を変調する画素ずらし手段、
３はＲＧＢの原色フィルタが図２のように表面上に配置
された開口率１００％の正方形の電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）を面状に備え光学像を光電変換する撮像素子、４は
印加磁界の変化によりレンズ１からの入射光を斜め４５
度方向に半画素分画素ずらしを行う画素ずらし手段２、
撮像素子３を制御する撮像部制御回路、５はレンズ１、
画素ずらし手段２、撮像素子３、及び撮像部制御回路４
を含む撮像部である。

【００３１】また、同図において、６は撮像データを一
時記憶する画像メモリ、７は撮像部５で撮影したアナロ
グ画像をデジタル化し画像メモリ６に記憶するアナログ
デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）、８はデジタル化
された撮像データに対し白バランス補正処理を行う自動
白バランス回路（ＡＷＢ回路）、９は撮影画像をデジタ
ル画像処理で高解像度化する高解像度化回路、１０は高
解像度化された２枚の撮影画像を１枚の画像に合成する
画像合成回路、１１は画像合成回路１０で得られる１枚
の高解像度化された画像に対し光学系あるいは回路系で
発生するノイズ除去を行うノイズ除去フィルタ等を含む
画像補正回路、１２はＡＷＢ回路８、高解像度化回路
９、画像合成回路１０、及び画像補正回路１１を制御す
るとともに撮像部５と通信しカメラ全体の動作を制御す
る画像処理制御回路、１３はＡＷＢ回路８、高解像度化
回路９、画像合成回路１０、画像補正回路１１、及び画
像処理制御回路１２を含む画像処理部である。

【００３２】さらに、同図において、１４は撮像部５及
び画像処理部１３を経て最終的に得られる画像を液晶画
面表示、あるいはフラッシュメモリ等の２次記憶手段に
蓄積、あるいはシリアルインタフェースや赤外線通信等
の伝送路とのデータインタフェース、あるいはシャッタ
スイッチ等のマンマシンインタフェースを行うインタフ
ェース部である。

【００３３】つぎに、この実施の形態１の動作について
説明する。ここでは、画素ずらし手段２を用いて４５度
方向に半画素ずらした画像を２枚撮影し、ＣＣＤの実際
の画素数に対して２×２倍の画素密度を有する高精細画
像を得る手順について説明する。

【００３４】高精細モードでの撮影がインタフェース部
１４より撮影者によって設定され、図示しないレリーズ
スイッチの押し下げがマンマシンインタフェースから画
像処理部１３に伝達されると、撮像部５では後述する磁
界発生回路における第一の印加磁界条件（例えば、印加
磁界なし）での撮像動作を行う。これにより撮影された
画像は、撮像部５から画像処理部１３へ伝送される。

【００３５】画像処理部１３では、入力画像信号を逐次
Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル信号に変換し画像メ
モリ６に記憶させる。

【００３６】次に、撮像部制御回路４における第二の印
加磁界条件により撮影された画像は、伝送路を経て撮像
部５から画像処理部１３へ伝送され、同様にＡ／Ｄ変換
回路７によってデジタル信号に変換し画像メモリ６に記
憶される。

【００３７】次に、画像処理部１３では、第二の撮影画
像の入力終了に伴い画像メモリ６上に記憶されている第
一及び第二の撮影画像の読出しを行い、ＡＷＢ回路８に
より両画像のＲＧＢ各色プレーンの信号値に基づき各色
用信号の強度補正係数を算出する。

【００３８】次に、画像メモリ６に蓄積された第一及び
第二の撮影画像は、再度ＡＷＢ回路８によって読み出さ
れ、各色毎の信号レベル値に強度補正係数を乗じ白補正
処理を施した後、高解像度化回路９に順次画像データを
転送する。

【００３９】次に、高解像度化回路９では、第一及び第
二の撮影画像に対しパターンマッチング法により線分角
度検出を行い、これにより得られた線分の角度に基づき
同色の周辺画素値を用いることで該当色の色情報欠落位
置（色フィルタの補色位置）に信号レベルを補間すると
同時に、斜線分を撮影時より２×２倍に高密度化された
線分情報に置き換えて高解像度化を実施する。さらに、
ここで完成した２枚のＲＧＢフルプレーンからなる２×
２倍の画素密度を持つ画像は、画像合成回路１０におい
て撮影時の画素ずらし位置に合わせて合成され、後段の
画像補正回路１１、インタフェース部１４へ順次転送さ
れる。

【００４０】以下に、撮像部５における画素ずらし手段
２、並びに画像処理部１３における高解像度化回路９及
び画像合成回路１０の詳細な説明を行う。

【００４１】撮像部５の詳細構成及び動作について図３
及び図４を参照しながら説明する。図４は、この実施の
形態１に係る撮像装置の撮像部の動作原理を示す図であ
る。

【００４２】図３及び図４において、１５は磁界発生回
路、１６は磁界発生回路１５に印加する電圧に応じて内
部に磁界を発生させるコイル、１７は磁界発生回路１５
によりコイル１６内に発生した磁場により磁気光学効果
を生じるファラデー素子、１８は偏光子、１９は複屈折
板である。

【００４３】図５、図６、及び図７は、偏光子１８、フ
ァラデー素子１７、及び複屈折板１９を、それぞれ図４
のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、及びＣ−Ｃ線から見た図であ
る。

【００４４】図４において、画像を結像させるためのレ
ンズ１からの光が偏光子１８に入射すると、図５に示す
振幅方向Ｗａの直線偏光が得られる。図４に示すＨａは
ファラデー素子１７に印加されている磁界の方向であ
る。図５に示されている振動方向Ｗａの直線偏光が、例
えば鉛ガラスのようなファラデー素子１７に入射する
と、上記磁界の方向Ｈａの印加磁界により上記直線偏光
の偏光面が回転する。なお、ファラデー素子１７に磁界
の方向Ｈａに進む直線偏光を入射させると、その透過光
の偏光面が回転するが、その回転角θは次の式１により
得られる。

【００４５】 θ＝Ｒ×ｌ×Ｈ ・・・式１

【００４６】ここで、「ｌ」はファラデー素子１７の厚
さ、「Ｈ」は磁界の強さ、「Ｒ」はベルデ（Ｖｅｒｄｅ
ｔ）定数である。なお、上記式１に関しては、例えば株
式会社朝倉書店発行の「光学的測定ハンドブック」等に
記載されている。

【００４７】図４において、回転角θが０度となる磁界
の強さをＨ_θ0とすると、Ｈ＝Ｈ_θのときに示す振動方
向Ｗａの直線偏光が得られ、Ｈ＝Ｈ_θ0のときには、図
６に示す振動方向Ｗ_θ0の直線偏光が得られる。

【００４８】図７に示すＱは複屈折板１９の光学軸であ
る、振動方向Ｗａの直線偏光が複屈折板１９に入射する
と、図７に示す常光線Ｌ_Oが得られる。また、振動方向
Ｗ_θ0の直線偏光が複屈折板１９に入射すると、図７に
示す異常光線Ｌ_Eが得られる。常光線Ｌ_Oと異常光線Ｌ_E
の距離をＰとし、各図３及び図４に示す複屈折板１９に
おける上記Ｐを、Ｐ＝Ｐ_H／２（Ｐ_Hは撮像素子３の水平
画素ピッチを示す）に選ぶ。

【００４９】ファラデー素子１７に印加される磁界の強
さＨの変化の位相は、図８（１）に示すフィールドシフ
トパルスに一致させる。上述した動作により、この実施
の形態１による撮像装置では、各Ａ、Ｂフィールドでの
信号電荷蓄積を入射画像と撮像素子３の画素との相対的
な位置に関して、Ｐ_H／２だけ離れた位置で行うことが
できる。すなわち、ファラデー素子１７に印加される磁
界の強さＨを時間的に変化させ、入射光学像と撮像素子
３との相対的な位置関係を時間的に変化させることによ
り、空間サンプリング領域を増加できる。これに対応し
て図８（３）に示す信号読み出しパルスのタイミング
も、上記Ｐ_H／２に相当する時間Ｔだけずらしてある。
その結果、図８（５）に示すように、この実施の形態１
による撮像装置は、各Ａ、Ｂフィールドを１フレームと
した１周期で高画素密度化画像を得ることが可能にな
る。

【００５０】この実施の形態１では、説明の簡易化のた
め画素ずらし方向として水平方向すなわち一次元空間に
対する座標について説明したが、同様な原理で画素ずら
し位置を二次元的に行える。その際には、偏光子１８、
磁気光学効果を有する第一の光学素子、複屈折板１９か
らなるｎ組の光学素子群を撮像系に配置しそれぞれの光
学素子群の間に、例えば、直線偏光を円偏光に変換する
１／４波長板をｎ−１個挿入すればよい。上記ｎ組の光
学素子群におけるｎ個の磁気光学効果を有する光学素子
に印加する２値的な電圧をそれぞれ設定することにより
２のｎ乗枚の画素ずらしした画像を得ることができる。

【００５１】次に、上記撮像原理により図９に示す●
（黒丸）印で表される第一の印加磁界条件による画素位
置に対し、○（白丸）印で表される第二の印加磁界条件
による画素ずらし画像を撮影した場合の高解像度化処理
について、図を用いて詳細に説明する。

【００５２】図１０は、図１における高解像度化回路９
の内部構成図である。同図において、２０ａ及び２０ｂ
は１枚目及び２枚目の撮影画像に対する高解像度化回路
であり、構成及び動作は同一である。

【００５３】また、図１１は、第一及び第二の撮影画像
用高解像度化回路２０ａ及び２０ｂの実際の内部構成を
示した概略構成図である。同図において、２１（２１ａ
〜２１ｇ）はラインバッファ、２２はラインバッファ２
１ａ〜２１ｇから入力される複数の画像信号に対して信
号レベルの平均値を算出する平均値算出回路、２３は平
均値算出回路２２で算出した平均信号レベルをしきい値
に入力される画像信号を２値化する２値化処理回路、２
４は２値化処理回路２３で２値化処理された画素ウィン
ドウの模式図、２５は２値化された画素ウィンドウ２４
に対しパターン検出を行うためのパターンメモリ、２６
は検出されたパターンに付随する線分角度情報に基づい
てＧ色信号に信号レベル値を配分するＧ色信号レベル配
分回路、２７はＲ色及びＢ色信号に対して信号レベル値
を配分するＲＢ色信号レベル配分回路、２８は平均値算
出回路２２、及び２値化処理回路２３から構成される線
分角度検出回路である。なお、平均値算出回路２２は、
小領域内の信号レベル平均値でなく中央値（メディア
ン）を用いてもよく、２値化処理の際のしきい値を８近
傍画素の平均値を用いる場合に比べて、ショットノイズ
のような周辺画素において例外的にレベルの異なる信号
値に影響されずに安定したしきい値算出が可能となり、
線分角度情報検出が高精度に行えるという効果がある。

【００５４】次に、動作について説明する。ＡＷＢ回路
８から出力された撮像データはファーストイン・ファー
ストアウト・バッファ（ＦＩＦＯバッファ）により構成
されるラインバッファ２１に順次蓄積される。このライ
ンバッファ２１は、ＡＷＢ回路８から送出された過去７
ライン分の画素信号データがラインバッファ２１ａ、ラ
インバッファ２１ｂ、・・・、ラインバッファ２１ｇに
１画素ずつ順送りされながら保持されている。注目画素
１画素を対象に線分検出処理を行う際、ラインバッファ
２１からは線分角度検出回路２８に対し処理対象画素を
中心とする７×７画素からなるウィンドウ単位に画素信
号を供給する。

【００５５】線分角度検出回路２８では、処理対象画素
及び８近傍画素のＧ成分に対して信号レベル平均値を算
出する。次に、算出した信号レベル平均値をしきい値と
して７×７画素ウィンドウ内の各Ｇ画素の信号値を２値
化する。２値化されたウィンドウ内のＧ画素は予めパタ
ーンメモリ２５に記憶されている複数のパターンと比較
され、パターンの一致により中心画素を通る線分角度及
び線分のどちら側に明あるいは暗があるかという線分角
度情報が認識される。７×７画素ウィンドウ２４を用い
ることで検出可能な線分角度を図１２に示す。

【００５６】これらの線分角度情報は、ラインバッファ
２１から出力される７×７画素ウィンドウの２値化前の
画素信号とともに後段のＧ色信号レベル配分回路２６及
びＲＢ色信号レベル配分回路２７に引き渡される。Ｇ色
信号レベル配分回路２６及びＲＢ色信号レベル配分回路
２７では、注目画素を２×２倍に分割した各画素への各
色用信号レベル配分が行われる。

【００５７】例えば、Ｇ色信号レベル配分回路２６で
は、注目画素がＧ色フィルタを透過した信号である場
合、図１３（ａ）に示す注目画素を含む８近傍にある網
掛け部分５画素の信号レベル値をもとに、線分角度及び
線分の両側の明暗情報に従って新規の４個の小画素に信
号値を最適配分する。また、注目画素がＲ色またはＢ色
フィルタを透過した信号である場合、図１３（ｂ）に示
す注目画素８近傍の網掛け部分４画素の信号レベル値を
もとに同様に注目画素の新規４個の小画素に信号値を配
分し画素補間を行う。Ｇ色信号レベル配分回路２６にお
けるこれら２種類の参照画素配置は、図示しない画素ア
ドレスカウンタにより管理され、いずれの配置で処理す
るかが制御される。

【００５８】また、ＲＢ色信号レベル配分回路２７で
は、信号レベル配分する場合の同色参照画素の配置とし
て図１４に示す４種類のケースが考えられる。これらは
Ｇ色信号レベル配分回路２６と同様、画素アドレスカウ
ンタにより管理及び制御されている。ＲＢ色信号レベル
配分回路２７では、Ｇ色信号レベル配分回路２６と同様
に、線分角度検出回路２８からの情報をもとに注目画素
を含む周辺１または２または４画素の信号レベル値を参
照して注目画素を新規に４分割した場合の最適信号レベ
ル配分を実施する。このようにして２枚の画像を対象と
した各処理対象画素に対する高解像度化処理が高解像度
化回路９で行われ、画像合成回路１０へと送出される。

【００５９】次に、ＲＧＢ色全ての色プレーンに対して
欠落画素の補間及び画素分割及び信号レベル配分された
２枚の高画素密度化画像データは、逐次、画像合成回路
１０に入力される。画像合成回路１０では、２枚の画像
データを１枚の画像に合成処理される。撮像の際の半画
素ずらしによって生じる２枚の画像が４分割された小画
素単位で重なることから、対応する画素間でＲＧＢ各プ
レーンに対して例えば単純平均値を求めることで算出さ
れる。

【００６０】以上のように、撮像素子の２×２倍の画素
数を持つ４画素分の高解像度画像が画像合成回路１０よ
り出力され、画像補正回路１１において光学系及び撮像
系の画像歪を補正するノイズ除去フィルタ等の処理が施
され、インタフェース部１４に送られる。

【００６１】このようにして、入力１画素に対する一連
の処理終了後は、処理対象とする注目画素が１画素ラス
タスキャン方向に変更され同様の処理過程を繰り返すこ
とで、撮像画面全体の高解像度化処理が実施される。

【００６２】なお、この実施の形態１では、磁界発生回
路１５における第一及び第二の印加磁界条件による撮影
画像を共に画像メモリ６に記憶し、第二の印加磁界条件
による撮影終了に合わせて画像処理部１３で高精細化処
理を行うよう構成したが、画像メモリ６をＡ／Ｄ変換回
路７及びＡＷＢ回路８の双方からアクセス可能な構成に
しておき、第一の印加磁界条件による撮影及び画像メモ
リ６への蓄積後、第二の印加磁界条件による撮影画像中
に第一の撮影画像を画像メモリ６から読み出しＡＷＢ回
路８で色補正係数を算出しておき、第二の撮影終了後、
第一の撮影画像及び第二の撮影画像を画像メモリ６から
読み出し、ＡＷＢ回路８で白バランス補正処理を実行す
る構成にしても同様な効果が得られる。

【００６３】また、この実施の形態１では、画素ずらし
手段２を用いて４５度方向に半画素ずらして撮影した２
枚の画像を用いて高解像度化処理する例を示したが、こ
の限りでない。すなわち、ＣＣＤの撮像素子３は有限数
が面状に配置されており撮像素子面における入射光を積
分値として信号出力するため、これにより撮影画像の空
間周波数は制約を受けていることが標本化定理より説明
できる。これに対し、「２台のカメラを用いる超高精細
画像取得法」（小松、相澤、斎藤：テレビジョン学会誌
Ｖｏｌ．４５，Ｎ０．１０，ｐｐ．１２５６〜１２６
２）によると、開口率１００％の撮像素子を用いて画素
ずらし画像を統合した場合、２倍以内の解像度まで改善
可能であることが明示されている。本方式を用いて実際
の撮像素子３の開口率や撮像素子の形状等を考慮してず
らし方向、ずらし量及び撮影枚数を最適化することで合
成画像における解像度を最適化することができる。

【００６４】すなわち、この実施の形態１に係る撮像装
置は、撮像光学系（レンズ１）と、二次元的に配置され
た複数の画素により構成された撮像素子３と、撮像光学
系からの入射光の所定波長成分のみを選択的に透過する
撮像素子上に形成された複数種の色フィルタと、撮像光
学系からの入射光の撮像素子への入射位置を所定方向に
微小画素分変位させる画素ずらし手段２と、画素ずらし
手段を制御する撮像部制御回路４とを備えた撮像装置に
おいて、所定時間内に連続して撮影したＴ枚（Ｔ≧２、
Ｔ：自然数）の画素ずらしを施された各画像を記憶する
画像メモリ６と、画像メモリ６に記憶された各画像の１
色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を中心とする
Ｍ×Ｎ画素（Ｍ及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からな
る小領域内の信号レベル平均値から小領域内を２値化す
る２値化処理回路２３と、２値化された信号に対し予め
定められた所定のパターンを基に処理対象画素を含む線
分角度検出を行う線分角度検出回路２８と、処理対象画
素をＬ×Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割し分
割された各小画素を線分角度検出回路２８で検出された
線分角度に従って所定の信号レベル配分を行うＧ色信号
レベル配分回路２６と、線分角度検出回路２８により線
分角度検出を行わなかった残りの色成分信号の各画素に
対して前記信号レベル配分された色信号を用いてＬ×Ｋ
倍の小画素への分割を行うＲＢ色信号レベル配分回路２
７と、小画素への分割を行った２枚の撮像画像を合成す
る画像合成回路１０とを備えたものである。

【００６５】この実施の形態１に係る撮像装置は、画素
ずらし手段２としてモータ等による機械的駆動制御が不
要なため小電力且つ簡易な装置構成で、ずらし精度の高
い画素ずらし画像を入力できるという効果がある。

【００６６】また、この実施の形態１に係る撮像装置
は、画素ずらしで得られた複数の撮影画像に対し高解像
度化のための画素分割をパターンマッチング法に基づい
た線分角度情報を使用して最適な信号レベル配分を行っ
ているため、最終的に得られる画素密度の増加した出力
画像においてＭＴＦが低下することなく斜線分の高解像
度な再現が良好に行えるという効果がある。

【００６７】また、この実施の形態１に係る撮像装置
は、画像の高解像度化のための処理系は入力用画像メモ
リ６より後段については入力画素を逐次処理可能なた
め、高々７ライン程度のラインバッファ２１及びパター
ン参照用パターンメモリ２５で構成可能であり、装置コ
ストの上昇を最小限に抑えながら付加価値を付与可能と
いう効果がある。

【００６８】さらに、この実施の形態１に係る撮像装置
は、入力画像の全色成分に対してＧ成分のみの線分角度
情報をもとに画素分割の際の信号レベル配分を行ってい
るため、複数の線分角度検出回路が不要であり、簡易な
回路で実現可能であるという効果がある。

【００６９】さらに、この実施の形態１に係る撮像装置
は、画像合成回路１０における画像合成処理を２枚の画
像のずらし位置に対応する合成処理を単純平均演算で算
出しているため、画像合成に必要な演算処理が簡易に実
現できるとともに、第一の高解像度化画像及び第二の高
解像度化画像の対応点での線分角度検出回路における検
出結果の相違等から生じるエッジ再現の相違を低域通過
フィルタ効果により吸収できるいう効果がある。

【００７０】さらに、この実施の形態１に係る撮像装置
は、２枚の撮影画像を斜め４５度方向に半画素ずらして
撮影することにより、通常使用される単板カラー撮像素
子に水平及び垂直方向に周期的に配置される各色フィル
タ配列が原因で補間時に生じる色モアレ縞を良好に低減
できるという効果がある。

【００７１】以上のように、この実施の形態１に係る撮
像装置によれば、安価な低密度撮像素子を用いて高解像
度を得ることができるという優れた効果を有するもので
ある。

【００７２】実施の形態２．この発明の実施の形態２に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。図
１５は、この発明の実施の形態２に係る撮像装置の高解
像度化回路の第一の撮影画像用高解像度化回路の構成を
示す図である。図１５は、この実施の形態２における高
解像度化回路のうち１枚の撮影画像用高解像度化回路の
構成を示したものである。なお、この実施の形態２の全
体構成は、撮影画像用高解像度化回路以外については上
記の実施の形態１と同様である。

【００７３】図１５において、２９はＧ色用線分角度検
出回路、３０はＲ色用線分角度検出回路、３１はＢ色用
線分角度検出回路、３２はＲ色信号レベル配分回路、３
３はＢ色用信号レベル配分回路である。

【００７４】次に、動作について説明する。画素ずらし
機構を含む撮像部５の動作については上記の実施の形態
１と同様である。

【００７５】画素ずらし手段２を用いて撮像部５から入
力された撮影画像は、順次画像メモリ６に蓄積され、Ａ
ＷＢ回路８で白バランス補正が施された後、高解像度化
回路９の各画像用の高解像度化回路２０ａ及び２０ｂに
逐次入力される。

【００７６】高解像度化回路２０ａでは、入力された画
像データがラインバッファ２１に一時蓄積され、処理対
象の注目画素を中心とする７×７画素ウィンドウとして
Ｇ色、Ｒ色及びＢ色用の線分角度検出回路２９及び３０
及び３１にそれぞれ同じデータが入力される。

【００７７】各色用線分角度検出回路２９、３０及び３
１では、入力画素信号のうち図１３及び図１４に示す処
理対象画素の８近傍にある各々該当する色信号に関する
信号レベル平均値を算出し、それをしきい値にして該当
色信号を２値化する。２値化された各色信号は、パター
ンメモリ２５に予め記憶されている各色信号用線分検出
パターンと比較され、該当する線分角度情報として各色
用信号レベル配分回路２６、３２及び３３に伝送され
る。

【００７８】各信号レベル配分回路２６、３２及び３３
では、検出された線分角度情報に従って各色の４分割画
素に対し最適な信号レベル配分が行われる。このように
して色毎に画素を４分割または画素情報を持たない座標
に関しては４分割された画素補間が行われ高解像度のＲ
ＧＢ色信号を持った画素として出力される。

【００７９】次に、高解像度化回路２０ａ及び２０ｂか
ら出力された２枚の高解像度画像は、上記の実施の形態
１に示したものと同様に構成可能な画像合成回路１０に
逐次入力され、１枚の高解像度画像として合成される。
このようにして得られた高解像度画像は、インタフェー
ス部１４に転送され、撮像素子１画素分の一連の高精細
化処理が終了する。以下、画像メモリ６からの読み出し
及びラインバッファ２１の入出力をスキャン方向に１画
素ずつ順次ＦＩＦＯ形式で入出力させることで画像全体
の高解像度化処理が終了する。

【００８０】すなわち、この実施の形態２に係る撮像装
置は、撮像光学系（レンズ１）と、二次元的に配置され
た複数の画素により構成された撮像素子３と、撮像光学
系からの入射光の所定波長成分のみを選択的に透過する
撮像素子上に形成された複数種の色フィルタと、撮像光
学系からの入射光の撮像素子への入射位置を所定方向に
微小画素分変位させる画素ずらし手段２と、画素ずらし
手段を制御する撮像部制御回路４とを備えた撮像装置に
おいて、所定時間内に連続して撮影したＴ枚の画素ずら
しを施された各画像を記憶する画像メモリ６と、この画
像メモリに記憶された各画像の全色成分信号の撮影信号
に対し処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画素（Ｍ及びＮ
≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からなる小領域内の信号レベ
ル平均値から小領域内を２値化する２値化処理回路２３
ａ〜２３ｃと、２値化された信号に対し予め定められた
所定のパターンを基に処理対象画素を含む線分角度検出
を行う線分角度検出回路２９〜３１と、処理対象画素を
Ｌ×Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割し分割さ
れた各小画素を線分角度検出回路で検出された線分角度
に従って所定の信号レベル配分を行う信号レベル配分手
段２６、３２、３３と、小画素への分割を行った２枚の
撮像画像を合成する画像合成回路１０とを備えたもので
ある。

【００８１】この実施の形態２に係る撮像装置は、色毎
に線分角度検出を行うよう構成したため、例えばマゼン
タ色のようなＧ成分のみでは検出が困難な色輪郭に存在
する線分を適正に高解像度化できるという効果がある。

【００８２】実施の形態３．この発明の実施の形態３に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態３の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【００８３】画素ずらし手段２を含む撮像部５の構成及
び動作、並びに画像処理部１３の構成に関しては上記の
実施の形態１と同様に図１のように構成される。この実
施の形態３で特徴的である画像処理部１３の画像合成回
路１０の動作について詳細な説明を行う。

【００８４】撮像部５で撮影された２枚の画像信号は、
画像処理部１３のＡ／Ｄ変換回路７を経て画像メモリ６
に蓄積される。蓄積された画像データは、ＡＷＢ回路８
で白バランス補正を施された後、高解像度化回路９に逐
次入力される。この高解像度化回路９では、７×７画素
ウィンドウ形成用のラインバッファ２１に画像データが
蓄積された後、線分角度検出回路において上記の実施の
形態１または２に示す方法により各画像の線分角度情報
の検出を行う。検出された線分角度情報はラインバッフ
ァ２１からの多値画像信号とともに画像合成回路１０に
入力される。

【００８５】以下に、画像合成回路１０の動作に関し図
を用いて説明する。図１６は、２枚の画像を斜め４５度
方向に半画素ずらして連続撮影する場合の模式図であ
り、光路を固定と想定した場合の撮像素子３の相対的な
ずれ位置を示している。

【００８６】例えば、撮像素子３としてＣＣＤを用いた
場合、撮像素子３を配置する基板またはＬＳＩウェハー
上には撮像素子３と電荷伝送路等の配線が配置されてお
り、ＣＣＤの受光部分の占める面積比である開口率を十
分に取れない場合がある。

【００８７】この場合、画像合成回路１０における画像
合成を考慮すると、上記条件で撮影された２枚の入力画
像は画像情報を相互に重複して持つ領域が開口率に対し
て変化し、開口率１００％で完全に重複し開口率５０％
で重複部分は完全になくなる。

【００８８】図１６において、１枚目の撮影画像から４
分割し高精細化した場合のある画素の任意色信号レベル
をＸ１とおくと、半画素ずらしにより同一のＣＣＤで得
られる高精細化された重複画素はＸ２の位置で示され
る。高解像度化された１枚目の画像における任意色Ｘ１
に対して２枚目の高解像度化された画像における対応点
の対応色Ｘ２を画像合成回路１０で合成する場合、次の
式２に従って、開口面積比率に準じた最適な最終画素値
Ｘを算出することが可能である。

【００８９】 Ｘ＝（Ｘ１＋Ｙ²×Ｘ２）／（１＋Ｙ²） ・・・式２

【００９０】但し、上記の式２中のＹは、次の式３の条
件を満たす。

【００９１】 Ｙ＝０．０２×Ｋ−１ ・・・式３

【００９２】ここで、Ｋは開口率（単位は％）であり、
５０≦Ｋ≦１００とする。

【００９３】以上のように、ＣＣＤの開口率を考慮する
ことで被写体上の撮影座標に対応した高解像度の画素補
間が実施できる。

【００９４】すなわち、この実施の形態３に係る撮像装
置は、画像合成回路１０が画素ずらし手段２によってず
らされた画素ずらし位置に対応して実際の撮像素子３の
開口率を考慮した交差比率に準じて重み付け平均演算を
行うものである。

【００９５】この実施の形態３に係る撮像装置は、開口
率が低い安価な撮像素子を使用した場合でも良好に線分
情報を再現することが可能であり、十分に高解像度化で
きるという効果がある。

【００９６】実施の形態４．この発明の実施の形態４に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態４の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【００９７】撮像部５による画素ずらしを用いた２枚の
画像撮影、ＡＷＢ回路８による白バランス調整の構成及
び動作、高解像度化回路９の構成は上記の実施の形態１
と同様である。また、画像合成回路１０は、図１５の高
解像度化回路２０ａと同様の構成をとっており、入力に
７×７画素からなるウィンドウを形成するためのライン
バッファが備えられ、後段には線分角度検出回路及び信
号レベル配分回路が備えられている。すなわち、上記の
実施の形態１に示す高解像度化回路２０ａ及びｂの後段
にそれぞれ同等の回路が２段目として存在する構成であ
る。

【００９８】次に、動作について説明する。画素ずらし
手段２により画素ずらしされた２枚の撮影画像は、画像
処理部１３でＡＷＢ回路８を経て高解像度化回路９に入
力される。

【００９９】入力された２枚の画像信号は、上記の実施
の形態１または実施の形態２に示す方法を用いて４分割
はされずに１×１倍のまま高解像度化される。すなわ
ち、ここでは画素数を変えることなく線分方向に対応し
た該当色画素値の調整と色フィルタによる画像信号欠落
部分への画素補間のみが実施される。

【０１００】高解像度化回路２０ａ及びｂで線分輪郭補
正されたＲＧＢ全色揃った２枚の画像は、画像合成回路
１０に入力される。この画像合成回路１０では、画素ず
らし位置に準じた画素位置に２枚の画像データが仮挿入
された新規の７×７画素からなるウィンドウを形成され
る。

【０１０１】図１７には、この７×７画素からなるウィ
ンドウと仮挿入の状態を模式的に示している。Ｘ１１、
Ｘ１２、・・・で示される画素は第一の撮影画像のもの
であり、Ｘ２１、Ｘ２２、・・・で示される画素は第二
の撮影画像のものである。各画素は高解像度化処理によ
りＲＧＢ全信号が揃っている。画像合成回路１０では、
これら仮挿入の状態の高画素密度画像に対し、高解像度
化回路２０ａ及びｂと同様な動作で現在画素情報が欠落
している画素に対する補間及び線分における信号レベル
調整を行う。このようにして、最終的に撮像素子３に比
較して２×２倍の画素密度を持つ高精細画像が得られ
る。

【０１０２】すなわち、この実施の形態４に係る撮像装
置は、前記信号レベル配分回路における小画素は１×１
（Ｌ＝１、Ｋ＝１）であり、前記画像合成回路１０は画
素ずらし手段２によるずらし方向に対応して高解像度化
された画素を仮挿入した後、各画像の１色成分信号に対
し処理対象画素を中心とするＰ×Ｑ画素（Ｐ及びＱ≧
２、Ｐ及びＱ：自然数）からなる小領域内の信号レベル
平均値から小領域内を２値化する第二の２値化処理回路
と、２値化された信号に対し予め定められた所定のパタ
ーンを基に処理対象画素を含む線分角度検出を行う第二
の線分角度検出回路と、処理対象画素をＲ×Ｓ倍（Ｒ及
びＳ：自然数）の小画素に分割し分割された各小画素を
第二の線分角度検出回路で検出された線分角度に従って
所定の信号レベル配分を行う第三の信号レベル配分回路
とを備えたものである。

【０１０３】この実施の形態４に係る撮像装置は、画素
分割を画像合成回路１０内で行う構成にしたことによ
り、２枚の撮影画像に対して画素分割時の線分角度検出
を統一的に扱うことにより最終的に得られる高精細画像
における線分がより高精度に再現できるという効果があ
る。

【０１０４】実施の形態５．この発明の実施の形態５に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態５の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【０１０５】撮像部５及び画像処理部１３のＡＷＢ回路
８までの構成及び動作は、上記の実施の形態１と同様で
ある。図１８には、この実施の形態５における特徴であ
る高解像度化回路２０ａ及びｂにおける７×７画素から
なるマトリクスウィンドウの構成例を示す。

【０１０６】次に、動作について説明する。撮像部５か
ら取り込まれた２枚の画像信号は、画像処理部１３のＡ
ＷＢ回路８を経て高解像度化回路９に入力される。高解
像度化回路９の高解像度化回路２０ａ及びｂでは、入力
に７×７画素からなるウィンドウ形成用のラインバッフ
ァ２１が配置されている。ラインバッファ２１には図１
８に示すような撮像素子３の２×２倍の画素数を持つ画
像テンプレートを想定した画素位置に、逐次２枚の画像
から画像信号が供給される。

【０１０７】図１８において、「１」の添え字を持つ色
信号は第一の撮影画像から供給される信号であり、
「２」の添え字を持つ色信号は第二の撮影画像から供給
されるものである。

【０１０８】ラインバッファ２１から供給される画像信
号は、線分角度検出回路２８の２値化処理回路２３にお
いて上記の実施の形態１と同様にＧ色信号の３×３画素
からなるウィンドウ内の平均値をしきい値に２値化さ
れ、パターンメモリ２５の内容と比較することで線分角
度情報が得られる。

【０１０９】ここで、パターンメモリ２５に予め記憶さ
れているマッチングパターンは、図１８のマトリクスに
対応したパターンを使用する。さらに、画像合成回路１
０では、画素分割は行わずにＧ信号から得られた線分角
度情報をもとにＲＧＢ全色に対し空白画素の補間及び線
分の信号レベル配分を行うことで高解像度な出力画像が
得られる。

【０１１０】すなわち、この実施の形態５に係る撮像装
置は、撮像光学系（レンズ１）と、二次元的に配置され
た複数の画素により構成された撮像素子３と、撮像光学
系からの入射光の所定波長成分のみを選択的に透過する
撮像素子上に形成された複数種の色フィルタと、撮像光
学系からの入射光の撮像素子への入射位置を所定方向に
微小画素分変位させる画素ずらし手段２と、画素ずらし
手段を制御する撮像部制御回路４とを備えた撮像装置に
おいて、所定時間内に連続して撮影したＴ枚の画素ずら
しを施された各画像を記憶する画像メモリ６と、画像メ
モリに記憶された各撮影画像をＵ×Ｖ倍（Ｕ及びＶ≧
２、Ｕ及びＶ：自然数）の画素数の画像テンプレート内
の対応する位置に挿入する画像合成手段と、合成後の１
色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を中心とする
Ｍ×Ｎ画素（Ｍ及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からな
る小領域内の信号レベル平均値から小領域内を２値化す
る２値化処理回路と、２値化された信号に対し予め定め
られた所定のパターンを基に処理対象画素を含む線分角
度検出を行う線分角度検出回路と、処理対象画素をＬ×
Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割し分割された
各小画素を線分角度検出回路で検出された線分角度に従
って所定の信号レベル配分を行う第一の信号レベル配分
回路と、線分角度検出回路で線分角度検出を行わなかっ
た残りの色成分信号の各画素に対して前記信号レベル配
分された色信号を用いてＬ×Ｋ倍の小画素への分割を行
う第二の信号レベル配分回路とを備えたものである。

【０１１１】この実施の形態５に係る撮像装置は、２枚
の撮影画像に対し１度の線分検出処理で実現可能である
ため最終的に得られる画像の線分がより高精度に再現で
きるという効果がある。

【０１１２】実施の形態６．この発明の実施の形態６に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態６の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【０１１３】前記実施の形態５との差異は、高解像度化
回路９にあり、図１５に概略回路構成を示す。

【０１１４】次に、動作について説明する。撮像部５か
ら得られた２枚の画像信号は画像処理部１３においてＡ
ＷＢ回路８を経た後、図１５の構成で単一のマトリクス
として線分角度検出回路２９、３０及び３１に入力され
る。これら線分角度検出回路２９、３０及び３１では、
７×７画素からなるウィンドウに関して各色成分毎の線
分情報検出が行われ、信号レベル配分回路２６、３２及
び３３で最適信号レベル配分及び画素補間が行われる。

【０１１５】すなわち、この実施の形態６に係る撮像装
置は、撮像光学系（レンズ１）と、二次元的に配置され
た複数の画素により構成された撮像素子３と、撮像光学
系からの入射光の所定波長成分のみを選択的に透過する
撮像素子上に形成された複数種の色フィルタと、撮像光
学系からの入射光の撮像素子への入射位置を所定方向に
微小画素分変位させる画素ずらし手段２と、画素ずらし
手段を制御する撮像部制御回路４とを備えた撮像装置に
おいて、所定時間内に連続して撮影したＴ枚の画素ずら
しを施された各画像を記憶する画像メモリ６と、画像メ
モリに記憶された各撮影画像をＵ×Ｖ倍（Ｕ及びＶ≧
２、Ｕ及びＶ：自然数）の画素数の画像テンプレート内
の対応する位置に挿入する画像合成手段と、合成後の全
色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を中心とする
Ｍ×Ｎ画素（Ｍ及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からな
る小領域内の信号レベル平均値から小領域内を２値化す
る２値化処理回路と、２値化された信号に対し予め定め
られた所定のパターンを基に処理対象画素を含む線分角
度検出を行う線分角度検出回路と、処理対象画素をＬ×
Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割し分割された
各小画素を線分角度検出回路で検出された線分角度に従
って所定の信号レベル配分を行う信号レベル配分回路と
を備えたものである。

【０１１６】この実施の形態６に係る撮像装置は、２枚
の撮影画像に対し１度の線分検出処理で実現可能である
ため最終的に得られる画像の線分がより高精度に再現で
きるという効果がある。

【０１１７】実施の形態７．この発明の実施の形態７に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態７の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【０１１８】但し、高解像度化回路９に関しては、２０
ａまたは２０ｂの一方のみが存在する。図１９は、この
実施の形態７の特徴的な構成である高解像度化回路２０
における７×７画素からなるウィンドウ構成を示したも
のである。

【０１１９】次に、動作について説明する。撮像部５に
よる１枚目の撮像の後、２枚目の撮影を撮像部５におけ
る画素ずらし手段２を用いて１枚目の撮影条件より水平
方向に１画素分ずらして行う。

【０１２０】画像処理部１３に入力された２枚の撮影画
像は、ＡＷＢ回路８を経て複数色成分を持つ１枚の画像
として高解像度化回路２０に入力される。この時、撮像
時の画素ずらし方向及び距離に対応して図１９のように
１画素当たり２色の信号レベルを持つことになる。

【０１２１】高解像度化回路２０では、線分角度検出回
路２８においてＧ成分を用いた線分角度情報の検出を行
う。すなわち、撮像時の画素ずらしによりＧ成分に関し
ては撮像素子の画素数分の信号値を持っていることにな
る。高解像度化回路２０では、２値化処理回路２３で２
値化処理を行った画素値に対してパターンメモリ２５に
予め記憶されるパターンと比較を行い、注目画素を通る
線分に関する角度情報を得る。Ｇ色信号レベル配分回路
２６では、線分角度情報を用いて注目画素を４分割した
最適信号レベル配分を実施する。ＲＢ色成分に関して
は、Ｇ色の角度情報を参照して画素情報が欠落している
ラインの信号レベルを補間するとともに、ＲＢ色信号レ
ベル配分回路２７で４分割画素への最適な信号レベル配
分を実施する。このようにして、１枚の高解像度画像が
得られる。

【０１２２】なお、この実施の形態７では、線分角度情
報としてＧ色成分のみを全色に用いたが、上記の実施の
形態２に示すように線分角度検出を全色信号に対して独
立に行った場合も有効な高解像度化画像が得られるのは
前述の通りである。

【０１２３】また、この実施の形態７では、高解像度化
回路２０におけるラインバッファ２１を７ライン分使用
する構成を示したが、全ての画素にＧ成分が予め存在す
るために図１２と同等の線分角度成分を検出するために
は、５ライン分のバッファを持ち画素ウィンドウ２４も
これに対応して５×５画素から形成すればさらに回路コ
ストの低減が可能である。

【０１２４】すなわち、この実施の形態７に係る撮像装
置は、前記画素ずらし手段による画素ずらし撮影枚数は
２枚であり、２枚の画像ずらし方向は水平または垂直方
向であり、ずらし距離は１画素としたものである。

【０１２５】この実施の形態７に係る撮像装置は、予め
撮像素子数のＧ色成分が撮像されているため、色フィル
タ配列に合わせて画素情報が欠落しているウィンドウに
対してパターンマッチングを行う場合に比べて高精度の
線分角度検出が行えるとともに、同程度の数の角度検出
を行うためのラインバッファが少なく構成でき、装置コ
ストが比較的安価に構成できるという効果がある。

【０１２６】実施の形態８．この発明の実施の形態８に
係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。な
お、この実施の形態８の全体構成は、上記の実施の形態
１と同様である。

【０１２７】この実施の形態８では、画素ずらし手段２
として、電界の強さに応じて透過光の屈折現象が変化す
る電気光学素子を用いる点が実施の形態１と異なる。

【０１２８】図２０及び図２１は、この実施の形態８に
おける撮像部５の構成及び動作原理を示す図である。

【０１２９】図２０及び図２１において、３４は電圧印
加により電界を発生する電界発生回路、３５は電気光学
素子である。

【０１３０】次に、動作について説明する。まず、図２
０の撮像部５について構成及び動作を説明する。

【０１３１】図２０の動作原理図である図２１中の電気
光学素子３５及び偏光子１８をＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ、及びＣ
−Ｃの方向から見たものをそれぞれ図２２、図２３、及
び図２４に示す。

【０１３２】図２１において、画像を結像するためのレ
ンズ１から電気光学素子３５に入射する自然光は、図２
２に示すように互いに直交する２つの偏光成分Ｌ_X、Ｌ_Y
であらわすことができる。電気光学素子３５に電界が印
加されていない場合は、図２３のＬ_X0、Ｌ_Y0に示す偏光
成分が前記Ｌ_X、Ｌ_Yが直進した位置に観測される。

【０１３３】電気光学素子３５に所定の電界Ｅ₁が印加
されると、該電気光学素子３５は複屈折現象を呈し、図
２４のＬ_X1、Ｌ_Y1に示す偏光成分が観測される。ここ
で、Ｌ_X1は複屈折現象における常光線としてＬ_Xが直進
した位置に、Ｌ_Y1は複屈折現象の異常光線としてＬ_Yが
距離Ｐだけずれ対置に観測される。ただし、Ｐ＝Ｐ_H／
２（Ｐ_Hは撮像素子３の水平画素ピッチを示す）となる
ような電界Ｅ₁を電界発生回路３４により電気光学素子
３５に印加する。

【０１３４】図８は、上記撮像装置における動作タイミ
ング図である。図８（１）はフィールドシフトパルス、
同図（２）は電気光学素子３５に印加される電界Ｅの強
さを示す図、同図（３）は信号読み出しパルス、同図
（４）は撮像素子３の出力信号を示す図、同図（５）は
Ａ、Ｂフィールドを１フレームとして見た場合の図であ
る。電界Ｅの強さの変化の位相を図８（１）のフィール
ドシフトパルスに一致させる。

【０１３５】上述の動作により、この実施の形態８の撮
像装置は、Ａ、Ｂフィールドでの信号電荷蓄積を入射画
像と撮像素子３の画素との相対的な位置に関してＰ_H／
２だけ離れた位置で行うことができる。これに対応して
図８（３）に示す信号読み出しパルスのタイミングもＰ
_H／２に相当する時間Ｔだけずらしてある。その結果、
図８（５）に示すように、この撮像装置はＡ、Ｂフィー
ルドを１フレームとした１周期で高画素密度化した画像
を得ることができる。

【０１３６】なお、この実施の形態８における画像処理
部１３の構成及び動作は、これまでの実施の形態で説明
したいずれを用いても構成できる。

【０１３７】以上の全ての実施の形態においては、発明
を構成する手段として電子回路での構成例を説明したが
この限りでなく、処理用に同等の容量のメモリを用い画
像処理制御手段として用いるＣＰＵ上等で実行されるソ
フトウェアとして構成してもよい。

【０１３８】また、以上の全ての実施の形態において
は、静止画像を連続的に取り込み可能なディジタルスチ
ルカメラでの構成例を示したが、動画像を取り込み可能
なディジタルムービーにおける高精細静止画撮影モード
として構成可能であることは言うまでもない。

【０１３９】また、以上の全ての実施の形態において
は、撮像装置の内部で高解像度化処理を実行可能な構成
例で示したがこの限りでなく、パーソナルコンピュータ
やカラープリンタ等、撮像装置に直接あるいは記憶媒体
を間接的に経由して接続可能な機器上で構成してもよ
い。

【０１４０】さらに、以上の全ての実施の形態において
は、線分角度検出回路でのパターンマッチング時にパタ
ーンメモリを使用する構成例を示したが、２値入力デー
タと検出すべきパターンとの論理回路を構成し、パター
ン該当時は真信号を非該当時は偽信号を出力する構成に
してもよい。

【０１４１】

【発明の効果】この発明に係る撮像装置は、以上説明し
たとおり、撮像光学系からの入射光の撮像素子への入射
位置を所定方向に微小画素分変位させることにより、所
定時間内に連続して撮影し画素ずらしを施された画像を
出力する撮像部と、前記撮像部から出力されたアナログ
画像をデジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換回路、前記デ
ジタル画像を記憶する画像メモリ、各画像の各色成分信
号の撮影信号に対し処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画
素（Ｍ及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然数）からなる小領域
内の信号レベル平均値から小領域内を２値化し、２値化
された信号に対し予め定められた所定のパターンを基に
前記処理対象画素を含む線分角度を検出し、前記処理対
象画素をＬ×Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然数）の小画素に分割
し分割された各小画素を前記検出された線分角度に従っ
て所定の信号レベル配分を行う高解像度化回路、及び前
記小画素への分割を行った各撮像画像を合成する画像合
成回路を有する画像処理部とを備えたので、最終的に得
られる画素密度の増加した出力画像においてＭＴＦが低
下することなく斜線分の高解像度な再現が良好に行える
という効果を奏する。

【０１４２】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路が、過去複数ライン分の画素データを順次
蓄積するラインバッファと、前記処理対象画素及び（Ｍ
×Ｎ−１）近傍画素の１色成分に対して信号レベル平均
値を算出し、この算出した信号レベル平均値をしきい値
としてＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧２、Ｐ及びＱ：自然数）画素
ウィンドウ内の各Ｇ画素の信号値を２値化し、この２値
化されたウィンドウ内のＧ画素を予めパターンメモリに
記憶されている複数のパターンと比較し、パターンの一
致により中心画素を通る線分角度及び線分のどちら側に
明あるいは暗があるかという線分角度情報を検出する線
分角度検出回路と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画
素に分割し分割された各小画素を前記線分角度に従って
Ｇ色信号レベル配分を行うＧ色信号レベル配分回路と、
前記線分角度検出回路により線分角度検出を行わなかっ
た残りのＲＢ色成分信号の各画素に対して前記信号レベ
ル配分されたＧ色信号を用いてＬ×Ｋ倍の小画素への分
割を行い、分割された各小画素を前記線分角度に従って
ＲＢ色信号レベル配分を行うＲＢ色信号レベル配分回路
とを含むので、複数の線分角度検出回路が不要であり、
簡易な回路で実現することができるという効果を奏す
る。

【０１４３】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路が、過去複数ライン分の画素データを順次
蓄積するラインバッファと、前記処理対象画素及び（Ｍ
×Ｎ−１）近傍画素のＧ成分に対して信号レベル平均値
を算出し、この算出した信号レベル平均値をしきい値と
してＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧２、Ｐ及びＱ：自然数）画素ウ
ィンドウ内の各Ｇ画素の信号値を２値化し、この２値化
されたウィンドウ内のＧ画素を予めパターンメモリに記
憶されているＧ色信号用線分検出パターンと比較し、パ
ターンの一致により中心画素を通る線分角度及び線分の
どちら側に明あるいは暗があるかという線分角度情報を
検出するＧ色用線分角度検出回路と、前記処理対象画素
及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素のＲ成分に対して信号レベ
ル平均値を算出し、この算出した信号レベル平均値をし
きい値としてＭ×Ｎ画素ウィンドウ内の各Ｒ画素の信号
値を２値化し、この２値化されたウィンドウ内のＲ画素
を予めパターンメモリに記憶されているＲ色信号用線分
検出パターンと比較し、パターンの一致により中心画素
を通る線分角度及び線分のどちら側に明あるいは暗があ
るかという線分角度情報を検出するＲ色用線分角度検出
回路と、前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素
のＢ成分に対して信号レベル平均値を算出し、この算出
した信号レベル平均値をしきい値としてＭ×Ｎ画素ウィ
ンドウ内の各Ｂ画素の信号値を２値化し、この２値化さ
れたウィンドウ内のＢ画素を予めパターンメモリに記憶
されているＢ色信号用線分検出パターンと比較し、パタ
ーンの一致により中心画素を通る線分角度及び線分のど
ちら側に明あるいは暗があるかという線分角度情報を検
出するＢ色用線分角度検出回路と、前記処理対象画素を
Ｌ×Ｋ倍の小画素に分割し分割された各小画素を前記線
分角度情報に従ってＧ色信号レベル配分を行うＧ色信号
レベル配分回路と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画
素に分割し分割された各小画素を前記線分角度情報に従
ってＲ色信号レベル配分を行うＲ色信号レベル配分回路
と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割
された各小画素を前記線分角度情報に従ってＢ色信号レ
ベル配分を行うＢ色信号レベル配分回路とを含むので、
例えばマゼンタ色のようなＧ成分のみでは検出が困難な
色輪郭に存在する線分を適正に高解像度化できるという
効果を奏する。

【０１４４】また、この発明に係る撮像装置は、前記画
像合成回路が、画素ずらし位置に対応して各色成分信号
値の単純平均演算を行うので、画像合成に必要な演算処
理が簡易に実現できるとともに、第一の高解像度化画像
及び第二の高解像度化画像の対応点での線分角度検出回
路における検出結果の相違等から生じるエッジ再現の相
違を低域通過フィルタ効果により吸収できるという効果
を奏する。

【０１４５】また、この発明に係る撮像装置は、前記画
像合成回路が、画素ずらし位置に対応して実際の撮像素
子の開口率を考慮した交差比率に準じて重み付け平均演
算を行うので、開口率が低い安価な撮像素子を使用した
場合でも良好に線分情報を再現することが可能であり、
十分に高解像度化できるという効果を奏する。

【０１４６】また、この発明に係る撮像装置は、前記各
信号レベル配分回路における小画素は１×１であり、前
記画像合成回路が、ずらし方向に対応して高解像度化さ
れた画素を仮挿入した後、各画像の１色成分信号に対し
処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画素からなる小領域内
の信号レベル平均値から小領域内を２値化する小領域内
２値化手段と、２値化された信号に対し予め定められた
所定のパターンを基に前記処理対象画素を含む線分角度
検出を行う線分角度検出手段と、前記処理対象画素をＬ
×Ｋ倍の小画素に分割し分割された各小画素を前記検出
された線分角度に従って所定の信号レベル配分を行う信
号レベル配分手段とを含むので、２枚の撮影画像に対し
て画素分割時の線分角度検出を統一的に扱うことにより
最終的に得られる高精細画像における線分がより高精度
に再現できるという効果を奏する。

【０１４７】また、この発明に係る撮像装置は、前記高
解像度化回路及び前記画像合成回路が、前記画像メモリ
に記憶された各撮影画像をＭ×Ｎ倍の画素数の画像テン
プレート内の対応する位置に挿入する画像合成手段と、
合成後の全色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を
中心とするＰ×Ｑ画素からなる小領域内の信号レベル平
均値から小領域内を２値化する小領域内２値化手段と、
２値化された信号に対し予め定められた所定のパターン
を基に前記処理対象画素を含む線分角度検出を行う線分
角度検出手段と、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素
に分割し分割された各小画素を前記検出された線分角度
に従って所定の信号レベル配分を行う信号レベル配分手
段とを含むので、最終的に得られる画像の線分がより高
精度に再現できるという効果を奏する。

【０１４８】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像を結像するレンズと、直線偏光を作る偏光
子と、ＲＧＢの原色フィルタが表面上に配置され電荷結
合素子を面状に備え光学像を光電変換する撮像素子と、
前記偏光子と前記撮像素子との間に配設され磁界発生回
路によりコイル内に発生した磁界によって磁気光学効果
を生じるファラデー素子と、前記ファラデー素子と前記
撮像素子との間に配設され光を独立した偏光成分に分割
する複屈折板と、前記ファラデー素子への印加磁界条件
を変更することができる撮像部制御回路とを有するの
で、モータ等による機械的駆動制御が不要なため小電力
且つ簡易な装置構成で、ずらし精度の高い画素ずらし画
像を入力できるという効果を奏する。

【０１４９】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像を結像するレンズと、ＲＧＢの原色フィル
タが表面上に配置され電荷結合素子を面状に備え光学像
を光電変換する撮像素子と、前記レンズと前記撮像素子
との間に配設され電界発生回路による電解の強さに応じ
て透過光の屈折現象が変化する電気光学素子と、前記電
気光学素子と前記撮像素子との間に配設され直線偏光を
作る偏光子と、前記電気光学素子への印加電界条件を変
更することができる撮像部制御回路とを有するので、モ
ータ等による機械的駆動制御が不要なため小電力且つ簡
易な装置構成で、ずらし精度の高い画素ずらし画像を入
力できるという効果を奏する。

【０１５０】また、この発明に係る撮像装置は、前記撮
像部が、画像ずらし方向を４５度とし、ずらし距離を半
画素とした、２枚の画素ずらし撮影画像を出力するの
で、通常使用される単板カラー撮像素子に水平及び垂直
方向に周期的に配置される各色フィルタ配列が原因で補
間時に生じる色モアレ縞を良好に低減できるという効果
を奏する。

【０１５１】さらに、この発明に係る撮像装置は、前記
撮像部が、画像ずらし方向を水平あるいは垂直とし、ず
らし距離を１画素とした、２枚の画素ずらし撮影画像を
出力するので、予め撮像素子数のＧ色成分が撮像されて
おり、色フィルタ配列に合わせて画素情報が欠落してい
るウィンドウに対してパターンマッチングを行う場合に
比べて高精度の線分角度検出が行えるとともに、同程度
の数の角度検出を行うためのラインバッファが少なく構
成でき、装置コストが比較的安価に構成できるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の全
体構成を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の色
フィルタ配列を示す図である。

【図３】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の撮
像部の詳細構成を示す図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の撮
像部の動作原理を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の撮
像部の動作原理を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の撮
像部の動作原理を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の撮
像部の動作原理を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態１及び８に係る撮像装
置の動作を示すタイミングチャートである。

【図９】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の動
作を示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の
高解像度化回路の構成を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の
高解像度化回路の第一の撮影画像用高解像度化回路の構
成を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の
７×７画素ウィンドウで検出可能な線分角度を示す図で
ある。

【図１３】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の
Ｇ色における参照画素配置を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の
Ｒ色及びＢ色における参照画素配置を示す図である。

【図１５】 この発明の実施の形態２に係る撮像装置の
高解像度化回路の第一の撮影画像用高解像度化回路の構
成を示す図である。

【図１６】 この発明の実施の形態３に係る撮像装置に
おいて画素ずらしの状況を示す模式図である。

【図１７】 この発明の実施の形態４に係る撮像装置に
おいて２枚の画像を仮挿入した状態を示す模式図であ
る。

【図１８】 この発明の実施の形態５に係る撮像装置の
７×７画素ウィンドウの状態を示す模式図である。

【図１９】 この発明の実施の形態７に係る撮像装置の
７×７画素ウィンドウの状態を示す模式図である。

【図２０】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の
撮像部の詳細構成を示す図である。

【図２１】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の
撮像部の動作原理を示す図である。

【図２２】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の
撮像部の動作原理を示す図である。

【図２３】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の
撮像部の動作原理を示す図である。

【図２４】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の
撮像部の動作原理を示す図である。

【図２５】 従来の撮像装置の全体構成を示す図であ
る。

【図２６】 従来の撮像装置の撮像部の詳細構成を示す
斜視図である。

【図２７】 従来の撮像装置の撮像部のＭＴＦ特性を示
す図である。

【符号の説明】

１ レンズ、２ 画素ずらし手段、３ 撮像素子、４
撮像部制御回路、５撮像部、６ 画像メモリ、７ Ａ／
Ｄ変換回路、８ ＡＷＢ回路、９ 高解像度化回路、１
０ 画像合成回路、１１ 画像補正回路、１２ 画像処
理制御回路、１３ 画像処理部、１４ インタフェース
部、１５ 磁界発生回路、１６ コイル、１７ ファラ
デー素子、１８ 偏光子、１９ 複屈折板、２０ａ 第
一の撮影画像用高解像度化回路、２０ｂ 第二の撮影画
像用高解像度化回路、２１ ラインバッファ、２２ 平
均値算出回路、２３ ２値化処理回路、２４ 画素ウィ
ンドウ、２５ パターンメモリ、２６ Ｇ色信号レベル
配分回路、２７ ＲＢ色信号レベル配分回路、２８ 線
分角度検出回路、２９ Ｇ色用線分角度検出回路、３０
Ｒ色用線分角度検出回路、３１ Ｂ色用線分角度検出
回路、３２ Ｒ色信号レベル配分回路、３３ Ｂ色信号
レベル配分回路、３４ 電界発生回路、３５ 電気光学
素子。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光学系からの入射光の撮像素子への
   入射位置を所定方向に微小画素分変位させることによ
   り、所定時間内に連続して撮影し画素ずらしを施された
   画像を出力する撮像部と、 前記撮像部から出力されたアナログ画像をデジタル画像
   に変換するＡ／Ｄ変換回路、 前記デジタル画像を記憶する画像メモリ、 各画像の各色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を
   中心とするＭ×Ｎ画素（Ｍ及びＮ≧２、Ｍ及びＮ：自然
   数）からなる小領域内の信号レベル平均値から小領域内
   を２値化し、２値化された信号に対し予め定められた所
   定のパターンを基に前記処理対象画素を含む線分角度を
   検出し、前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍（Ｌ及びＫ：自然
   数）の小画素に分割し分割された各小画素を前記検出さ
   れた線分角度に従って所定の信号レベル配分を行う高解
   像度化回路、 及び前記小画素への分割を行った各撮像画像を合成する
   画像合成回路を有する画像処理部とを備えたことを特徴
   とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記高解像度化回路は、 過去複数ライン分の画素データを順次蓄積するラインバ
   ッファと、 前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素の１色成
   分に対して信号レベル平均値を算出し、この算出した信
   号レベル平均値をしきい値としてＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧
   ２、Ｐ及びＱ：自然数）画素ウィンドウ内の各Ｇ画素の
   信号値を２値化し、この２値化されたウィンドウ内のＧ
   画素を予めパターンメモリに記憶されている複数のパタ
   ーンと比較し、パターンの一致により中心画素を通る線
   分角度及び線分のどちら側に明あるいは暗があるかとい
   う線分角度情報を検出する線分角度検出回路と、 前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割され
   た各小画素を前記線分角度に従ってＧ色信号レベル配分
   を行うＧ色信号レベル配分回路と、 前記線分角度検出回路により線分角度検出を行わなかっ
   た残りのＲＢ色成分信号の各画素に対して前記信号レベ
   ル配分されたＧ色信号を用いてＬ×Ｋ倍の小画素への分
   割を行い、分割された各小画素を前記線分角度に従って
   ＲＢ色信号レベル配分を行うＲＢ色信号レベル配分回路
   とを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記高解像度化回路は、 過去複数ライン分の画素データを順次蓄積するラインバ
   ッファと、 前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素のＧ成分
   に対して信号レベル平均値を算出し、この算出した信号
   レベル平均値をしきい値としてＰ×Ｑ（Ｐ及びＱ≧２、
   Ｐ及びＱ：自然数）画素ウィンドウ内の各Ｇ画素の信号
   値を２値化し、この２値化されたウィンドウ内のＧ画素
   を予めパターンメモリに記憶されているＧ色信号用線分
   検出パターンと比較し、パターンの一致により中心画素
   を通る線分角度及び線分のどちら側に明あるいは暗があ
   るかという線分角度情報を検出するＧ色用線分角度検出
   回路と、 前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素のＲ成分
   に対して信号レベル平均値を算出し、この算出した信号
   レベル平均値をしきい値としてＭ×Ｎ画素ウィンドウ内
   の各Ｒ画素の信号値を２値化し、この２値化されたウィ
   ンドウ内のＲ画素を予めパターンメモリに記憶されてい
   るＲ色信号用線分検出パターンと比較し、パターンの一
   致により中心画素を通る線分角度及び線分のどちら側に
   明あるいは暗があるかという線分角度情報を検出するＲ
   色用線分角度検出回路と、 前記処理対象画素及び（Ｍ×Ｎ−１）近傍画素のＢ成分
   に対して信号レベル平均値を算出し、この算出した信号
   レベル平均値をしきい値としてＭ×Ｎ画素ウィンドウ内
   の各Ｂ画素の信号値を２値化し、この２値化されたウィ
   ンドウ内のＢ画素を予めパターンメモリに記憶されてい
   るＢ色信号用線分検出パターンと比較し、パターンの一
   致により中心画素を通る線分角度及び線分のどちら側に
   明あるいは暗があるかという線分角度情報を検出するＢ
   色用線分角度検出回路と、 前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割され
   た各小画素を前記線分角度情報に従ってＧ色信号レベル
   配分を行うＧ色信号レベル配分回路と、 前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割され
   た各小画素を前記線分角度情報に従ってＲ色信号レベル
   配分を行うＲ色信号レベル配分回路と、 前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割され
   た各小画素を前記線分角度情報に従ってＢ色信号レベル
   配分を行うＢ色信号レベル配分回路とを含むことを特徴
   とする請求項１記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記画像合成回路は、画素ずらし位置に
   対応して各色成分信号値の単純平均演算を行うことを特
   徴とする請求項２又は３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記画像合成回路は、画素ずらし位置に
   対応して実際の撮像素子の開口率を考慮した交差比率に
   準じて重み付け平均演算を行うことを特徴とする請求項
   ２又は３記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記各信号レベル配分回路における小画
   素は１×１であり、 前記画像合成回路は、ずらし方向に対応して高解像度化
   された画素を仮挿入した後、各画像の１色成分信号に対
   し処理対象画素を中心とするＭ×Ｎ画素からなる小領域
   内の信号レベル平均値から小領域内を２値化する小領域
   内２値化手段と、２値化された信号に対し予め定められ
   た所定のパターンを基に前記処理対象画素を含む線分角
   度検出を行う線分角度検出手段と、前記処理対象画素を
   Ｌ×Ｋ倍の小画素に分割し分割された各小画素を前記検
   出された線分角度に従って所定の信号レベル配分を行う
   信号レベル配分手段とを含むことを特徴とする請求項２
   又は３記載の撮像装置。
7. 【請求項７】 前記高解像度化回路及び前記画像合成回
   路は、 前記画像メモリに記憶された各撮影画像をＭ×Ｎ倍の画
   素数の画像テンプレート内の対応する位置に挿入する画
   像合成手段と、 合成後の全色成分信号の撮影信号に対し処理対象画素を
   中心とするＰ×Ｑ画素からなる小領域内の信号レベル平
   均値から小領域内を２値化する小領域内２値化手段と、 ２値化された信号に対し予め定められた所定のパターン
   を基に前記処理対象画素を含む線分角度検出を行う線分
   角度検出手段と、 前記処理対象画素をＬ×Ｋ倍の小画素に分割し分割され
   た各小画素を前記検出された線分角度に従って所定の信
   号レベル配分を行う信号レベル配分手段とを含むことを
   特徴とする請求項２又は３記載の撮像装置。
8. 【請求項８】 前記撮像部は、 画像を結像するレンズと、 直線偏光を作る偏光子と、 ＲＧＢの原色フィルタが表面上に配置され電荷結合素子
   を面状に備え光学像を光電変換する撮像素子と、 前記偏光子と前記撮像素子との間に配設され磁界発生回
   路によりコイル内に発生した磁界によって磁気光学効果
   を生じるファラデー素子と、 前記ファラデー素子と前記撮像素子との間に配設され光
   を独立した偏光成分に分割する複屈折板と、 前記ファラデー素子への印加磁界条件を変更することが
   できる撮像部制御回路とを有することを特徴とする請求
   項１から請求項７までのいずれかに記載の撮像装置。
9. 【請求項９】 前記撮像部は、 画像を結像するレンズと、 ＲＧＢの原色フィルタが表面上に配置され電荷結合素子
   を面状に備え光学像を光電変換する撮像素子と、 前記レンズと前記撮像素子との間に配設され電界発生回
   路による電解の強さに応じて透過光の屈折現象が変化す
   る電気光学素子と、 前記電気光学素子と前記撮像素子との間に配設され直線
   偏光を作る偏光子と、 前記電気光学素子への印加電界条件を変更することがで
   きる撮像部制御回路とを有することを特徴とする請求項
   １から請求項７までのいずれかに記載の撮像装置。
10. 【請求項１０】 前記撮像部は、画像ずらし方向が４５
    度であり、ずらし距離が半画素である、２枚の画素ずら
    し撮影画像を出力することを特徴とする請求項８又は９
    記載の撮像装置。
11. 【請求項１１】 前記撮像部は、画像ずらし方向が水平
    あるいは垂直であり、ずらし距離が１画素である、２枚
    の画素ずらし撮影画像を出力することを特徴とする請求
    項８又は９記載の撮像装置。