JPS60136714A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオカメラ等における撮像光学系の光線を偏
角させる光線偏角装置を有する撮像装近年、ビデオカメ
ラはボータプルビデオテープレコーダと供に急速に需要
を伸ばしている。固体撮像素子はビデオカメラを大幅に
小型・軽量化するものであり、各方面で使われ始めてい
るが、同時に解像度の不足が指適されるようになり、一
層の高解像度化が望捷れている。しかし、高解像度化は
一般に画素数増加につながり、より高積化を要求するも
ので技術的困難が大きかった。

固体撮像素子のうちインターラインＣＯＤは第１図に示
す構成になっている。レンズによってインターラインＣ
ＣＤ上に結像した被写体の光学的情報は、感光部で電荷
に変換される。感光部に蓄積された被写体情報電荷は、
一定周波数で印加されるゲートクロックによって転送部
に移行され、その後順次出力レジスタに転送され電気信
号として外部に取り出される。そして転送期間中には次
の情報が感光部に書き適才れる。

さて、前述したことからインターラインＣＣＤの画素は
感光部が入射光に対する有効領域となり、転送部が無効
領域となる。この無効領域を逆に利用することで解像度
を大幅に向上できる。

以下に前述した固体撮像素子の高解像度化の原理及び従
来例について説明する。

第２図は固体撮像素子の高解像度化の原理を示すもので
ある。第２図ａはインターラインＣＯＤの一画素分であ
るが、前述したように一画素は感光部と転送部に分かれ
る。いまインターラインＣＯＤのゲートクロックをフィ
ード周波数で印加してフィールド蓄積モードで駆動する
、そして、Ａフィールドでは実線で示す感光部の位置に
て電荷蓄積をする。次にＢフィールドでは第２図すに示
すようにインタ７ラインＣＣＤを％水平画素分移動させ
、感光部を点線に示す位置にシフトする。

この移動期間に同期してゲートクロックを印加し蓄積電
荷を転送部に移行し順次出力する。

この結果、等測的空間サンプリング周波数が２倍に増加
したことと等しくなり、モニタ上で％水平画素分相当ず
らして表示すると水平方向に２倍の解像度が得られ、画
素数を増やす技術的困難を伴うことなく高解像度化を実
現できる。

しかしながら前述したように従来はインターラインＣＯ
Ｄをフィールド周波数て％水平画素分移動させて高解像
度化を実現しているが、％水平画素分とは１ｏ〜２０μ
ｍ程度であり、この程度をフレーム周波数で固体撮像素
子自体を正確に移動するにはかなり大きな装着と高い組
立精度を必要としビデオカメラの小型・軽量化の妨げと
なる他振動による固体撮像素子の信頼性の面から問題点
が多い。例えは、ワイアボンディングの振動に対する信
頼性が問題になる。

才だ、被写体と撮像素子の間に配されたさラ−を回転さ
せ、ミラーの反射像を撮像素子に対し移動させ、素子自
体を振動させたのと等価な状態にする方式がある。前記
方式は素子自体を振動させないと言う特徴があるが、ミ
ラーで反射させるためレンズと撮像素子を同一直線上に
配することができず、ビデオカメラの小型・軽量化に適
さないと言う問題点を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、大きな装
置や高い組立精度さらには高信頼性を必発明の構成 本発明はレンズと撮像素子の撮像面とで構成される撮像
光学系の系路中に配置されたガラス板まだは１個寸だけ
２個以上で構成されたプリズム群と、前記ガラス板捷た
はプリズム群の入射面または射出面の法線と前記光学系
光軸とのなす角を可変する駆動部分を備えた光線偏角装
置であり、入射面または射出面の法線と光学系光軸との
なす角を可変することにより前記ガラス板またはプリズ
ム群を通過する光線を偏角し、固体撮像素子を移動させ
るのと全く等価な状態を簡単に実現することのできるも
のである。

実施例の説明 第３図は本発明の第１の実施例における光線偏角装置の
基本構成を示すものである。第３図において、１はレン
ズ、２は入射面と射出面が平行平面なガラス板、３は前
記ガラス板２を支持する支持部、４は一端がガラス板４
と支持され他端が固定されている圧電振動子、５は撮像
面」二に結像した被写体像を電気信号に変換する固体撮
像素子で例えばインターラインＣＯＤ、６は前記固体撮
像素子出力を増幅する前置増幅器、７は前記前置増幅器
６の出力に処理を加えテレビジョン信号に変換するプロ
セス回路、８は各種同期信号、プランキング信号等を供
給する同期信号発生器、９は固体撮像素子６を駆動する
撮像素子駆動回路、１○は圧動振動子４を周期的に実線
と点線に駆動しプリズム２を実線と点線に振動させる圧
動振動子駆動回路である。

以上のように構成されたこの実施例の光線偏角装置につ
いて、以下その動作を説明する。

前述したように従来はインターラインＣＯＤをフィール
ド蓄積モードで動作させ、フィールド毎に％水平画素分
移動させることによって高解像度化を実現していた。本
実施例の光線偏角装置はレンズとフィールド蓄積モード
で動作するインターラインＣＯＤによって構成される撮
像光学系の光軸を、前記光学系路中に配置された平行平
面ガラス板の入射面の法線と光学系光軸のなす角をフィ
ールド単位で可変することによって、％水平画素分シフ
トさせ、等偏曲に固体撮像素子自体を移動したのと同じ
状態をつくり、高解像度化を実現するものである。すな
わち、圧動振動子４を第２１１ｂで示したインターライ
ンＣＯＤの移動と同じ様に、ゲートクロックに同期して
フィールド毎に実線１点線と駆動してガラス板４を実線
１点線と移動し、前記ガラス板４の法線と光学系光軸と
のなす角を変え、光軸を％水平画素分シフトするもので
ある。

光軸のシフトについて、第４図を用いてもう少し詳しく
説明する。第４図はガラス板２の光軸付近の一部を示し
ている。光軸伺近を直進する光はガラス板２の入射面で
屈折し、射出面で再び屈折する。その結果射出後の光は
入射前と平行であるが一定量シフトした状態になる。前
記シフｌ−量りは、ガラス板の厚みをｔ１屈折率をｎ１
ガラス板入射面の法線と光軸のなす角を■とすると、（
・−１）　ｔ□ ＝ となり入射面の法線と光軸のなす角工に比例する。

従って、圧電振動子によってガラス板の入射面の法線と
光軸のなす角を変えることによって簡単に光軸をシフト
でき、固体撮像素子を移動したのと全く等価な状態を実
現できる。しかも、ガラス板入射面の法線と光軸のなす
角を可変する量は、圧電振動子４に印加する電圧によっ
て簡単に制御でき、光軸が％水平画素分移動するように
調整できる。

以上のように、この実施例によれば、レンズと撮像素子
撮像面によって構成された撮像光学系の系路中に配置さ
れたガラス板の入射面の法線と前記光学系光軸のなす角
を可変することによって、光軸を簡単にシフトでき、フ
ィールド蓄積モードで動作するインターラインＣＯＤの
水平解像度の倍化を実現できる。しかも、撮像素子を直
接振動させないので信頼性の問題を解消し、装置も格段
に小さく高い組立精度も必要としない。またミラｉを回
転させ反射像を移動させる方式に比しても系光転上にガ
ラス板またはプリズムを配置すたけてよく小型軽量化に
適する。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第６図は本発明の第２の実施例を示したもので、１１は
頂角αのプリズムである。プリズム１１において入射光
線と射出光線のなす角θは、プリズムの屈折率をｎとす
ると θ＝（ｎ−１）ａ となる。いま、前記プリズムを第６図に示すように回転
させるなら、射出光線は最大２θふれる。

そこで、前記プリズムを、撮像光学系の系路中に前述し
たガラス板の代りに配置し、例えばフィールド毎に実線
２点線と回転させ光軸を水平方向に偏角させる。プリズ
ムの射出面から掃像素子捷での距離をｌとするなら ｄ＝ｌ諭θ たけ、光軸がシフトしたのに等しくなり、結果的に第１
の実施例と全く同じ効果が得られる。

以下本発明の第３の実施例について、図面を参照しなが
ら詐明する。

第７図は本発明の第３の実施例を示すもので、プリズム
１１と等しい頂角をもつプリズム１２を第７図すに示す
ようにプリズム１１の射出面とプリズム１２の入射面が
平行になるように組み合せ、同−角度だけ互いに反対方
向に回転させると、第７図ａ、Ｃに示すように光線は偏
角させられる。

そこで、前述した組み合せプリズムを第２の実施例のプ
リズム１１の代シに撮像光学系の系路中に配置するなら
ば、第２の実施例と同じ効果が得られる。この時、第７
図すのプリズム１１の入射面またはプリズム１２の射出
面の法線と光軸のなす角は任意に設定できる。

なお、第１の実施例においてガラス板２は一端を支持し
他端を圧電振動子４で光軸方向に振動させていたが、両
端を圧電振動子で互いに反対方向になる様に振動させる
ものでもよい。また、ガラス板の中央部を光軸と垂直方
向で固定し、ガラス板の少なくとも一端を圧電振動子で
振動させ、前記固定点を中心に円弧を抽く様に駆動する
ものでもよい。甘だ、ガラス板２の駆動方法として圧電
振動子を一例として記載しているが、磁歪振動子やソレ
ノイド等地の手段を用いる事が出来るのは言う壕でもな
い。また、撮像素子として２次元のインターラインＣＯ
Ｄで述べたが、それに限定されるものでなく、例えば１
次元のセンサでもよい。

また、本発明の実施例としていくつか述べたが、レンズ
と撮像素子の撮像面とで構成される撮像光学系の光軸と
入射面または射出面の法線となす角を可変できるもので
あれば、本実施例のみに限定されるものでない。

発明の効果 本発明の光線偏角装置はレンズと撮像素子の撮像面で構
成される撮像光学系の系路中に配置されたガラス板また
は１個または２個以上で構成されたプリズム群と、前記
ガラス板またはプリズム群の入射面または射出面の法線
と前記光学系光軸となす角を可変する光線偏角装置であ
り、入射面または射出面の法線と前記光学系光軸となす
角を可変することによって、容易前記光学系光軸をシフ
トまたは偏角でき、例えばインターラインＣＯＤの水平
解像度を倍化できるなど、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はインターラインＣＣ’Ｄの構成図、第２図はイ
ンターラインＣＯＤの水平解像度を倍化する原理を説明
する図、第３図は本発明の第１の実施例における撮像装
置の光線偏角装置の構成図、第４図は光軸がシフトする
原理を説明する図、第６図と第６図は本発明の第２の実
施例における撮像装置の光線偏角装置を説明する図、第
７図は本発明の第３の実施例における撮像装置の光線偏
角装置を説明する図である。 １・・・・・レンズ、２・・・・・・ガラス板、４・・
・・・・圧電振動子、６・・・・・撮像素子、１１・・
・・・・プリズム、１２・・・・・・プリズム。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 インターラインＣＣＤの羽１カ　ゲーＦクロック第３図 第 第　５　図 第６図 Ｉ−ｆ、、、−１ Ｃα）　（ｂ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　レンズと撮像素子の撮像面で構成される撮像光
   学系の系路中に配置されたガラス板または１個または２
   個以上で構成されたプリズム群と、前・記ガラス板また
   はプリズム群の入射面と射出面のうち少なくとも一方の
   法線と前記光学系光軸となす角を可変する様に前記ガラ
   ス板またはプリズム群のうち少なくとも１個を駆動する
   部分を有する光線偏角装置とを備えた撮像装置。 （２）　ガラス板またはプリズム群のうち少なくとも１
   個を光軸方向に傾けることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の撮像装置。 （３）　ガラス板またはプリズム群のうち少なくとも１
   個を回転させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の撮像装置。 （４）駆動する部分としてガラス板またはプリズム群の
   うち少なくとも１個に固定または支持された圧電振動子
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   撮像装置。 （６）　プリズム群として、相等しい頂角を有する第１
   、第２のプリズムを、第１プリズム射出面と第２プリズ
   ム入射面が互いに平行になる様に配置・組合わせたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮
   像装置。