JPS63284979A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPS63284979A JPS63284979A JP62119754A JP11975487A JPS63284979A JP S63284979 A JPS63284979 A JP S63284979A JP 62119754 A JP62119754 A JP 62119754A JP 11975487 A JP11975487 A JP 11975487A JP S63284979 A JPS63284979 A JP S63284979A
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- Japan
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- image sensor
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Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 22
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 16
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は二次元固体撮像素子を解いた固体撮像装置の高
解像度化および装置の小型化と低価格化を図るため、被
写体からの光を透過する平行平板と、該平行平板を駆動
するバイモルフ型の安価で小型の水平および垂直用圧電
アクチュエータを用い、バイモルフ型の圧電素子の正弦
波状微小振動を利用して画素補間を行なって固体撮像素
子数の４倍の画素数を形成し、高解像度化と装置の小型
化と低価格化を可能としている。
解像度化および装置の小型化と低価格化を図るため、被
写体からの光を透過する平行平板と、該平行平板を駆動
するバイモルフ型の安価で小型の水平および垂直用圧電
アクチュエータを用い、バイモルフ型の圧電素子の正弦
波状微小振動を利用して画素補間を行なって固体撮像素
子数の４倍の画素数を形成し、高解像度化と装置の小型
化と低価格化を可能としている。
本発明は二次元固体撮像素子を用いた固体撮像装置に関
し、特に高解像度化を図った固体撮像装置に関する。
し、特に高解像度化を図った固体撮像装置に関する。
従来から観測視野を微少変位させ、等価的に撮像素子の
画素数を増加させたと同等の効果を得る画素補間方式が
提案されている。
画素数を増加させたと同等の効果を得る画素補間方式が
提案されている。
かかる画素補間方式においては、・補填画素を得るため
の視野変位の構造が複雑、且つ高価となることから、簡
易で安価な視野変位構造によって画素数を増加し、高解
像度が得られるとともに、低価格で小型化された固体撮
像装置が要望されている。
の視野変位の構造が複雑、且つ高価となることから、簡
易で安価な視野変位構造によって画素数を増加し、高解
像度が得られるとともに、低価格で小型化された固体撮
像装置が要望されている。
第４図は従来の固体撮像装置の模式図、第５図は従来の
固体撮像装置の走査光学系の走査を説明するための図、
第６図（ａｌ、 （ｂｌは従来の圧電アクチュエータの
駆動電圧波形図を示している。
固体撮像装置の走査光学系の走査を説明するための図、
第６図（ａｌ、 （ｂｌは従来の圧電アクチュエータの
駆動電圧波形図を示している。
第４図において、光軸Ｈは、第１のフィルタ６の水平方
向での回転振動により、水平方向で走査され、また第２
のフィルタ７の垂直方向での回転振動により、垂直方向
で走査されて固体撮像素子５に入射する。
向での回転振動により、水平方向で走査され、また第２
のフィルタ７の垂直方向での回転振動により、垂直方向
で走査されて固体撮像素子５に入射する。
以上の走査光学系による固体撮像素子の走査方法を第５
図および第６図を参照して説明する。
図および第６図を参照して説明する。
第６図は、第１および第２の圧電アクチュエータ６およ
び７を駆動する電圧波形図を示しており、第６図ｆａｔ
は各フィルタを同一周波数で、位相差を持たせて駆動す
る場合、第６図（ｂｌは各フィルタを異なる周波数で駆
動する場合を示す。図中のＨレベルは固体撮像素子の視
野を水平方向では右方向、垂直方向では下方に走査し、
Ｌレベルでは上記と反対方向に走査する。
び７を駆動する電圧波形図を示しており、第６図ｆａｔ
は各フィルタを同一周波数で、位相差を持たせて駆動す
る場合、第６図（ｂｌは各フィルタを異なる周波数で駆
動する場合を示す。図中のＨレベルは固体撮像素子の視
野を水平方向では右方向、垂直方向では下方に走査し、
Ｌレベルでは上記と反対方向に走査する。
第５図は５ （水平）×５（垂直）画素を有する固体撮
像素子５の画素配列を示す図であり、固体撮像素子５に
おける各画素１３−１〜１３−２５は、画素の幅と画素
間の間隔を同寸法ｄを持って格子状に配列されている。
像素子５の画素配列を示す図であり、固体撮像素子５に
おける各画素１３−１〜１３−２５は、画素の幅と画素
間の間隔を同寸法ｄを持って格子状に配列されている。
かかる固体撮像素子５において、いま、第６図（ａｌ、
（ｂｌに示すへのタイミングでは固体撮像素子の視野
は第５図の■に対応し、Ｂのタイミングでは第５図の視
野■に、Ｃのタイミングでは第５図の視野■にＤのタイ
ミングでは第５図の視野■に対応する。このような走査
を行うことにより、画素数は１０ Ｘ １０ ； １０
０となり、従来の走査方式による素子数５ ｘ ５ ＝
２５の４倍の解像度が得られることになる。
（ｂｌに示すへのタイミングでは固体撮像素子の視野
は第５図の■に対応し、Ｂのタイミングでは第５図の視
野■に、Ｃのタイミングでは第５図の視野■にＤのタイ
ミングでは第５図の視野■に対応する。このような走査
を行うことにより、画素数は１０ Ｘ １０ ； １０
０となり、従来の走査方式による素子数５ ｘ ５ ＝
２５の４倍の解像度が得られることになる。
このようにして固体撮像素子５で得られた画素は順次信
号処理部３で画像処理され、表示部４で画像表示される
。
号処理部３で画像処理され、表示部４で画像表示される
。
上記の固体撮像素子の視野を走査する方式は、固体撮像
素子が画素を蓄積するときに第１および第２のフィルタ
６．７の変位を固定する必要があるため、矩形波信号ま
たは台形波信号で第１および第２のアクチュエータ８．
９を駆動しており、この矩形波または台形波に追従する
ため、応答速度の比較的速い積層型圧電アクチュエータ
が用いられている。
素子が画素を蓄積するときに第１および第２のフィルタ
６．７の変位を固定する必要があるため、矩形波信号ま
たは台形波信号で第１および第２のアクチュエータ８．
９を駆動しており、この矩形波または台形波に追従する
ため、応答速度の比較的速い積層型圧電アクチュエータ
が用いられている。
この積層型圧電アクチュエータは、非富に高価であり形
状も大きなものであるため、装置の低価格化と小型化を
阻害している。
状も大きなものであるため、装置の低価格化と小型化を
阻害している。
また、この走査駆動信号の矩形波信号または台形波信号
は急峻な立ち上りおよび立ち下りと、出力タイミングが
必要となるため、信号発生回路が複雑となって装置の低
価格化を阻害している。
は急峻な立ち上りおよび立ち下りと、出力タイミングが
必要となるため、信号発生回路が複雑となって装置の低
価格化を阻害している。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、簡易
な視野変位構成で高解像が得られる固体撮像装置を提供
することを目的としている。
な視野変位構成で高解像が得られる固体撮像装置を提供
することを目的としている。
第１図は本発明の固体撮像装置の模式図を示しており、
被写体１よりの放射光を集光する集光レンズ２と、被写
体１を撮像する固体撮像素子５との間に光を透過する平
行平板１１と、平行平板１１を駆動して固体撮像素子１
１面の不感領域を走査せしめるバイモルフ型の水平およ
び垂直用圧電アクチュエータ１２−１ 、１２−２と、
互いに９０°位相のずれた正弦波状信号を発生して水平
および垂直用圧電アクチュエータ１２−１．１２−２に
出力する正弦波状信号発生回路１５と、前記正弦波状信
号のピークから４５°前後位相のずれたタイミングでタ
イミング信号を発生し、平行平板１１の変位と固体撮像
素子５の蓄積、読出し動作を制御するタイミングコイト
ローラ１３とを備えた構成としている。
被写体１よりの放射光を集光する集光レンズ２と、被写
体１を撮像する固体撮像素子５との間に光を透過する平
行平板１１と、平行平板１１を駆動して固体撮像素子１
１面の不感領域を走査せしめるバイモルフ型の水平およ
び垂直用圧電アクチュエータ１２−１ 、１２−２と、
互いに９０°位相のずれた正弦波状信号を発生して水平
および垂直用圧電アクチュエータ１２−１．１２−２に
出力する正弦波状信号発生回路１５と、前記正弦波状信
号のピークから４５°前後位相のずれたタイミングでタ
イミング信号を発生し、平行平板１１の変位と固体撮像
素子５の蓄積、読出し動作を制御するタイミングコイト
ローラ１３とを備えた構成としている。
第３図（ａ）〜ｔｅ＋は本発明の平行平板の走査と固体
撮像素子の動作との関係を説明するための図である。
撮像素子の動作との関係を説明するための図である。
平行平板１１は、光軸と直交して設定されている。
正弦波状信号発生回路１５は、バイモルフ型の垂直用圧
電アクチュエータ１２−２と水平用圧電アクチュエータ
１２−１のそれぞれに第３図（ａ）、 （ｂ）に示す、
互いに位相が９０°ずれた正弦波状信号ＡおよびＢを出
力し、平行平板１１を水平、垂直方向に微少に変位させ
る。これによって視野も同じように水平。
電アクチュエータ１２−２と水平用圧電アクチュエータ
１２−１のそれぞれに第３図（ａ）、 （ｂ）に示す、
互いに位相が９０°ずれた正弦波状信号ＡおよびＢを出
力し、平行平板１１を水平、垂直方向に微少に変位させ
る。これによって視野も同じように水平。
垂直方向に微少に変位する。
一方、タイミングコントローラ１３は、ｆｆ１３図（Ｃ
）に示すように、正弦波状信号に同期して、正弦波状信
号のピークから４５°前後位相のずれたタイミングでタ
イミング信号Ｃ１〜Ｃ４を固体撮像素子５に出力する。
）に示すように、正弦波状信号に同期して、正弦波状信
号のピークから４５°前後位相のずれたタイミングでタ
イミング信号Ｃ１〜Ｃ４を固体撮像素子５に出力する。
このタイミング信号０１〜Ｃ４での正弦波状信号電圧の
極性により、視野の変位方向が決定する。すなわち、第
３図（ｅ）において、信号ＣＩのタイミングでは第６図
に示す■の視野を、信号Ｃ２では［有］、゛信号Ｃ３で
は■、信号Ｃ４では■となる。
極性により、視野の変位方向が決定する。すなわち、第
３図（ｅ）において、信号ＣＩのタイミングでは第６図
に示す■の視野を、信号Ｃ２では［有］、゛信号Ｃ３で
は■、信号Ｃ４では■となる。
固体撮像素子５は、第３図ｆｄ＋に示すように、タイミ
ング信号６１〜Ｃ４の期間で画素を７ＭＩＮし、その他
の期間で読出しを行い、蓄積動作中の視野の移動量を十
分小さくして画像への影響をなくし、固体素子数の４倍
の画素を形成して高解像度画像を得ている。
ング信号６１〜Ｃ４の期間で画素を７ＭＩＮし、その他
の期間で読出しを行い、蓄積動作中の視野の移動量を十
分小さくして画像への影響をなくし、固体素子数の４倍
の画素を形成して高解像度画像を得ている。
第１図は本発明の一実施例の固体撮像装置の模式図、第
２図は本発明の平行平板による光軸変位を説明するため
の図である。
２図は本発明の平行平板による光軸変位を説明するため
の図である。
第１図に示すように、本発明の固体撮像装置は、被写体
１よりの放射光を集光する集光レンズ２と、被写体ｌを
撮像する固体撮像素子５との間に光を透過する平行平板
１１と、平行平板１１を駆動して固体撮像素子１１面の
不感領域を走査せしめるバイモルフ型の水平および垂直
用圧電アクチュエータ１２−１ 、１２−２を用いると
ともに、互いに９０°位相のずれた正弦波状信号を発生
して水平用圧電アクチュエータ１２−１および垂直用圧
電アクチュエータ１２−２に出力する正弦波状信号発生
回路１５と、正弦波状信号のピークから４５°前後位相
のずれたタイミングでタイミング信号を発生し、平行平
板１１の変位方向と固体撮像素子５の蓄積、読出し動作
を制御するタイミングコイトローラ１３を設けた構成と
している。
１よりの放射光を集光する集光レンズ２と、被写体ｌを
撮像する固体撮像素子５との間に光を透過する平行平板
１１と、平行平板１１を駆動して固体撮像素子１１面の
不感領域を走査せしめるバイモルフ型の水平および垂直
用圧電アクチュエータ１２−１ 、１２−２を用いると
ともに、互いに９０°位相のずれた正弦波状信号を発生
して水平用圧電アクチュエータ１２−１および垂直用圧
電アクチュエータ１２−２に出力する正弦波状信号発生
回路１５と、正弦波状信号のピークから４５°前後位相
のずれたタイミングでタイミング信号を発生し、平行平
板１１の変位方向と固体撮像素子５の蓄積、読出し動作
を制御するタイミングコイトローラ１３を設けた構成と
している。
第２図に示すように、平行平板１１は光軸■（に対して
垂直となるように設定されている。
垂直となるように設定されている。
いま、第３図の（ａｌ、 （ｂｌに示す互いに９０°の
位相ずれをもった正弦波状信号が水平用圧電アクチュエ
ータ１２−１および垂直用圧電アクチュエータ１２−２
に印加されると平行平板１１は、第２図の点線のごとく
変位角θだけ変位する。このθ角の変位によって光軸は
点線のごとく変位し、その変位量がＸとなる。平行平板
１１の変位角θが微少な場合は光軸変位Ｎ×は変位角θ
に比例する。
位相ずれをもった正弦波状信号が水平用圧電アクチュエ
ータ１２−１および垂直用圧電アクチュエータ１２−２
に印加されると平行平板１１は、第２図の点線のごとく
変位角θだけ変位する。このθ角の変位によって光軸は
点線のごとく変位し、その変位量がＸとなる。平行平板
１１の変位角θが微少な場合は光軸変位Ｎ×は変位角θ
に比例する。
平行平板１１の水平、垂直方向変位は、それぞれ水平、
垂直変位用のバイモルフ型圧電アクチュエータで行ない
、変位角θは光軸変位量ｘが第５図の固体撮像素子の間
隔ｄに一致するように設定する。
垂直変位用のバイモルフ型圧電アクチュエータで行ない
、変位角θは光軸変位量ｘが第５図の固体撮像素子の間
隔ｄに一致するように設定する。
また、平行平板１１は、タイミングコントローラ１３か
らのタイミング信号０１〜Ｃ４（第３図（ｅ））に合わ
せて信号ＣＩのタイミングでは第５図に示す■の視野を
、信号Ｃ２では■、信号Ｃ３では■、信号Ｃ４では■の
視野の変位を行う。
らのタイミング信号０１〜Ｃ４（第３図（ｅ））に合わ
せて信号ＣＩのタイミングでは第５図に示す■の視野を
、信号Ｃ２では■、信号Ｃ３では■、信号Ｃ４では■の
視野の変位を行う。
固体撮像素子５ば、第３図（ｄ）に示すように、タイミ
ング信号Ｃ１〜Ｃ４の各期間で画素を蓄積し、その他の
期間で読出しを行なう。この場合、正弦波状信号のピー
クから４５°前後にずれた時点で固体撮像素子１１の蓄
積を行うため、視野変位の周期Ｔｄに比べて蓄積時間が
十分小さくすることが可能であり、これにより蓄積動作
中の視野の移動量を固体撮像素子１１の１画素の寸法ｄ
に比べて十分小さくすることができ、画像への影響をほ
とんどなくしている。また、■〜■の位置で撮像された
４フイ一ルド分の視野は、従来例と同じように信号処理
部３で１フレームの画像に構成され表示部４で画像表示
される。
ング信号Ｃ１〜Ｃ４の各期間で画素を蓄積し、その他の
期間で読出しを行なう。この場合、正弦波状信号のピー
クから４５°前後にずれた時点で固体撮像素子１１の蓄
積を行うため、視野変位の周期Ｔｄに比べて蓄積時間が
十分小さくすることが可能であり、これにより蓄積動作
中の視野の移動量を固体撮像素子１１の１画素の寸法ｄ
に比べて十分小さくすることができ、画像への影響をほ
とんどなくしている。また、■〜■の位置で撮像された
４フイ一ルド分の視野は、従来例と同じように信号処理
部３で１フレームの画像に構成され表示部４で画像表示
される。
以上説明したように本発明によれば、二次元固体撮像素
子の画素数を増やすことなく、画素補間により４倍の画
素数の撮像素子と同等の解像度が得られるとともに、視
野の変位手段としてバイモルフ型圧電アクチュエータの
正弦波状微少振動を利用しているので、安価で小型な高
解像度の固体撮像装置を実現できる。
子の画素数を増やすことなく、画素補間により４倍の画
素数の撮像素子と同等の解像度が得られるとともに、視
野の変位手段としてバイモルフ型圧電アクチュエータの
正弦波状微少振動を利用しているので、安価で小型な高
解像度の固体撮像装置を実現できる。
第１図は本発明の固体撮像装置の模式図、第２図は本発
明の平行平板による光軸変位を説明するための図、 第３図は本発明の平行平板の走査と固体撮像素子の動作
との関係を説明するための図、第４図は従来の固体撮像
装置の模式図、第５図は従来の走査光学系の走査を説明
するための図、 第６図は従来の圧電アクチュエータの駆ｖＪ電圧波形図
である。 図において、■は被写体、２は築光しンス、３は信号処
理部、４は表示部、５は固体撮像素子、６．７は第１お
よび第２のフィルタ、８．９は第および第２の圧電アク
チュエータ、１１は平行平板、１２−１は水平用圧電ア
クチュエータ（バイモルフ型） 、１２−２は垂直用圧
電アクチュエータ（バイモルフ型）、１３はタイミング
コントローラ、１３−１〜１３−２５は画素、１５は正
弦波状信号発生回路を示している。 ；１；発θす干・う園ｑＪ）メＥイ象づに；（璽＝、６
りオＪヒデ（ａンＩ第１図 １ｐ）７．ｎ？イＴ １哄ｔ１ξＬＩ＝ｘｉ ｔ＄Ｚ（
ｉ ｗｅ ’＃ど４ＹＳｒＪｊｔｑｆ；！Ｊ第２図 第３図 第４図
明の平行平板による光軸変位を説明するための図、 第３図は本発明の平行平板の走査と固体撮像素子の動作
との関係を説明するための図、第４図は従来の固体撮像
装置の模式図、第５図は従来の走査光学系の走査を説明
するための図、 第６図は従来の圧電アクチュエータの駆ｖＪ電圧波形図
である。 図において、■は被写体、２は築光しンス、３は信号処
理部、４は表示部、５は固体撮像素子、６．７は第１お
よび第２のフィルタ、８．９は第および第２の圧電アク
チュエータ、１１は平行平板、１２−１は水平用圧電ア
クチュエータ（バイモルフ型） 、１２−２は垂直用圧
電アクチュエータ（バイモルフ型）、１３はタイミング
コントローラ、１３−１〜１３−２５は画素、１５は正
弦波状信号発生回路を示している。 ；１；発θす干・う園ｑＪ）メＥイ象づに；（璽＝、６
りオＪヒデ（ａンＩ第１図 １ｐ）７．ｎ？イＴ １哄ｔ１ξＬＩ＝ｘｉ ｔ＄Ｚ（
ｉ ｗｅ ’＃ど４ＹＳｒＪｊｔｑｆ；！Ｊ第２図 第３図 第４図
Claims (1)
- 被写体（１）よりの放射光を集光する集光レンズ（２）
と、前記被写体を撮像する固体撮像素子（５）との間に
光を透過する平行平板（１１）と、該平行平板１１を駆
動して前記固体撮像素子面の不感領域を走査せしめるバ
イモルフ型の水平および垂直用圧電アクチュエータ（１
２−１、１２−２）と、互いに９０°位相のずれた正弦
波状信号を発生して前記水平および垂直用圧電アクチュ
エータ（１２−１、１２−２）に出力する正弦波状信号
発生回路（１５）と、前記正弦波状信号のピークから４
５°前後位相のずれたタイミングでタイミング信号を発
生し、前記平行平板（１１）の変位と固体撮像素子（５
）の蓄積、読出し動作を制御するタイミングコントロー
ラ（１３）とを備えてなることを特徴とする固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119754A JPS63284979A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62119754A JPS63284979A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63284979A true JPS63284979A (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=14769333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62119754A Pending JPS63284979A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63284979A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0401074A1 (fr) * | 1989-06-02 | 1990-12-05 | Thomson-Csf | Méthode d'amélioration de l'image obtenue au moyen de chaînes optroniques à moyens capteurs surfaciques et dispositif pour la mise en oeuvre de cette méthode |
| US5400070A (en) * | 1992-10-07 | 1995-03-21 | Eastman Kodak Company | Lever actuated optical offset image sampling system |
| US8253818B2 (en) | 2008-10-02 | 2012-08-28 | Panasonic Corporation | Pixel shift type imaging device |
| US8537256B2 (en) | 2009-10-07 | 2013-09-17 | Panasonic Corporation | Image pickup device and solid-state image pickup element |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62119754A patent/JPS63284979A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0401074A1 (fr) * | 1989-06-02 | 1990-12-05 | Thomson-Csf | Méthode d'amélioration de l'image obtenue au moyen de chaînes optroniques à moyens capteurs surfaciques et dispositif pour la mise en oeuvre de cette méthode |
| FR2647995A1 (fr) * | 1989-06-02 | 1990-12-07 | Thomson Csf | Methode d'amelioration de l'image obtenue au moyen de chaines optroniques a moyens capteurs surfaciques, et dispositif pour la mise en oeuvre de cette methode |
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