JP3364951B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）を用いて被写体の撮像を行うビデオカ
メラ装置やイメージスキャナ等に用いて好適な、液晶板
に印加する電圧をオンオフ制御してＣＣＤイメージセン
サと撮像光との相対的位置を電気的にシフトさせながら
撮像を行う固体撮像装置に関し、特に、上記液晶板に電
圧を印加したときに該液晶板を透過する偏光成分以外の
撮像光の光量、及び、上記液晶板に電圧を印加しないと
きに該液晶板を透過する偏光成分以外の撮像光の光量
を、それぞれ等しくして解像度の劣化を防止した固体撮
像装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）
は、小型で低消費電力であることからビデオカメラ装置
やイメージスキャナ等に広く用いられている。上記ビデ
オカメラ装置等には、通常は４０万画素程度のＣＣＤイ
メージセンサが設けられているが、この４０万画素程度
のＣＣＤイメージセンサは、撮像管に比べると解像度が
かなり低い。また、近年においては、いわゆる高品位テ
レビジョン受像機（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きており、
このＨＤテレビジョン受像機に対応すべく、画素面積を
縮小化することにより画素数を２００万画素に増やした
ＣＣＤイメージセンサが開発された。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
信号のレベルが低くなり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。また、上記２００万画素のＣＣＤイメージセン
サでも、印刷原稿等の入力用として用いるには、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てい
る。 【０００３】こうしたことから、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）と撮像光の相対的位置を画素ピッチの
１以上の整数分の１づつシフトさせて撮像を行うことに
より空間サンプリング領域を増加し、画素数を増やすこ
となく高解像度化を図る固体撮像装置が開発された。 【０００４】この固体撮像装置は、ＣＣＤイメージセン
サを圧電素子上に設け、このＣＣＤイメージセンサを１
／２画素ピッチの振幅でフィールド毎に１方向に振動さ
せることにより、上記ＣＣＤイメージセンサに照射する
撮像光を１／２画素ピッチづらして照射（イメージシフ
ト）することができ、空間サンプリング領域を増加して
画素数を増やすことなく高解像度の画像を得ることがで
きる。 【０００５】また、他に、ＣＣＤイメージセンサの前面
に薄いガラス板を設け、このガラス板を微小な角度で振
動させながら撮像を行う固体撮像装置も知られている。
この固体撮像装置は、上記ガラス板が振動される毎に、
該ＣＣＤイメージセンサに照射される撮像光が上記イメ
ージシフトされることとなり、空間サンプリング領域を
増加することができ、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。 【０００６】しかし、このような固体撮像装置は、ＣＣ
Ｄイメージセンサ自体を振動させるか、若しくは、ＣＣ
Ｄイメージセンサの前面に設けたガラス板を振動させる
ような機械的振動により上記ＣＣＤイメージセンサに照
射する撮像光をイメージシフトするようにしていたた
め、機械的構造が複雑化するうえ、該イメージシフト自
体の信頼性に乏しかった。 【０００７】このため、このような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、上記イメ
ージシフトを電気的に行うことができるような固体撮像
装置が開発された。 【０００８】上記電気的にイメージシフトを行う固体撮
像装置は、例えばＣＣＤイメージセンサとレンズとの間
に、いわゆる複屈折現象を示す光学素子として水晶板が
設けられており、さらに上記レンズの前段に、交流電圧
で駆動され、偏光方向が水平（Ｈ）方向の撮像光のみを
透過させる偏光フィルムが張り付けられた液晶板が設け
られている。 【０００９】このような固体撮像装置は、撮像が開始さ
れると、上記液晶板に上記偏光フィルムを介した偏光方
向がＨ方向の撮像光が照射されるとともに、例えば１フ
ィールド毎に交流電圧が印加される。上記液晶板は、交
流電圧が印加されると入射された上記Ｈ方向の撮像光を
偏光方向を変換することなくそのまま出射し、交流電圧
が印加されないと上記Ｈ方向の撮像光を、９０度の偏光
角度差を有する偏光方向が垂直（Ｖ）方向の撮像光に変
換して出射する。この液晶板から出射された上記Ｈ方向
の撮像光及びＶ方向の撮像光は、それぞれ上記水晶板に
照射される。上記水晶板は、上記Ｈ方向の撮像光が照射
されるとその光路を変換することなくそのまま常光とし
てＣＣＤイメージセンサに照射し、上記Ｖ方向の撮像光
が照射されると、上記Ｈ方向の撮像光の光路に対して、
例えば１／２画素ピッチ分、Ｖ方向の下方向にシフト
し、これを異常光としてＣＣＤイメージセンサに照射す
る。 【００１０】これにより、上記ＣＣＤイメージセンサに
照射される撮像光としては、１フィールド毎に常光及び
該常光の照射位置に対して１／２画素ピッチ分Ｖ方向の
下方向にシフトされた異常光が照射されることとなるた
め、空間サンプリング領域を増加することができ解像度
を高めることができる。 【００１１】この電気的にイメージシフト行う固体撮像
装置は、上述の機械的にイメージシフトを行う固体撮像
装置と比較して、複雑な機構系を必要とする可動部がな
いことからイメージシフトの信頼性を高めることがで
き、また、簡単な構造で製作することができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電気的に
イメージシフトを行う固体撮像装置において、上記液晶
板に交流電圧を印加するとＨ方向の撮像光のみならず多
少のＶ方向の撮像光（Ｖもれ撮像光）も出射され、ま
た、上記液晶板に交流電圧を印加しないときにはＶ方向
の撮像光のみならず多少のＨ方向の撮像光（Ｈもれ撮像
光）も出射される。具体的には、例えば上記液晶板に電
圧を印加しないときの場合、該液晶板から出射される撮
像光には、１５％の上記Ｈもれ撮像光が含まれている。 【００１３】このため、上記ＣＣＤイメージセンサに
は、上記常光線及び異常光線の両方の撮像光が照射され
ることとなり解像度の劣化を生じていた。また、上記液
晶板は周囲の温度に影響されやすく、周囲の温度が上が
ると上記もれ撮像光の光量も多くなり上記解像度の劣化
がより顕著となる。 【００１４】そして、従来は、上記もれ撮像光による解
像度の劣化を防止するため、上記液晶板として上記もれ
撮像光がなるべく少ないものを選択する必要があった。
上記もれ撮像光が少ないような液晶板は種類が限られて
いるため、固体撮像装置に設けることができる液晶板が
限定され、固体撮像装置の設計等に支障をきたしてい
た。 【００１５】本発明は、上述のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、液晶板の種類にかかわらず上記Ｈもれ
撮像光及びＶもれ撮像光による解像度の劣化を防止する
ことができるような固体撮像装置の提供を目的とする。 【００１６】 【課題を解決するための手段】本発明は、固体撮像素子
に照射する撮像光を撮像する固体撮像装置において、撮
像光のうち偏光方向が１方向の撮像光のみを透過させる
偏光手段と、電圧のオンオフに応じて第１の期間では上
記偏光手段からの撮像光の偏光方向を変換せずに出射
し、第２の期間では上記撮像光の偏光方向を回転させて
出射する液晶板と、上記液晶板からの撮像光の偏光方向
に応じて、上記第１の期間では上記液晶板から出射され
た撮像光を常光として出射することで第１の撮像光を生
成し、上記第２の期間では上記液晶板から出射された撮
像光を上記常光に対してシフトした位置に異常光として
出射することで第２の撮像光を生成し出射する水晶板
と、上記第１の撮像光及び第２の撮像光を各画素で受光
し、上記第１の撮像光に対する第１の撮像信号及び上記
第２の撮像光に対応する第２の撮像信号をそれぞれ生成
して出力する固体撮像素子と、上記第１の撮像信号と第
２の撮像信号を同時信号として高解像度の撮像信号を生
成する合成手段とを備え、上記液晶板に電圧をオンした
ときに該液晶板から出射される偏光方向を有する撮像光
以外に該液晶板から出射されてしまう撮像光である第１
のもれ撮像光の光量、及び、上記液晶板に電圧をオフし
たときに該液晶板から出射される偏光方向を有する撮像
光以外に該液晶板から出射されてしまう撮像光である第
２のもれ撮像光の光量が、上記液晶板に電圧をオンした
とき及び上記液晶板に電圧をオフしたときにそれぞれ等
しくなるように、上記偏光手段、液晶板及び水晶板の配
置角度が調整されて、該偏光手段、液晶板及び水晶板が
設けられていることを特徴とする。 【００１７】 【作用】本発明に係る固体撮像装置では、撮像光のうち
偏光方向が１方向の撮像光のみを透過させる偏光手段を
介して入射される撮像光について、液晶板は、電圧のオ
ンオフに応じて第１の期間では上記撮像光の偏光方向を
変換せずに出射し、第２の期間では上記撮像光の偏光方
向を回転させて出射する。水晶板は、上記液晶板からの
撮像光の偏光方向に応じて、上記第１の期間では上記液
晶板から出射された撮像光を常光として出射することで
第１の撮像光を生成し、上記第２の期間では上記液晶板
から出射された撮像光を上記常光に対してシフトした位
置に異常光として出射することで第２の撮像光を生成す
る。固体撮像素子は、上記第１の撮像光及び第２の撮像
光を各画素で受光し、上記第１の撮像光に対する第１の
撮像信号及び上記第２の撮像光に対応する第２の撮像信
号をそれぞれ生成する。そして、合成手段により、上記
第１の撮像信号と第２の撮像信号を同時信号として高解
像度の撮像信号を生成する。上記偏光手段、液晶板及び
水晶板は、上記液晶板に電圧をオンしたときに該液晶板
から出射される偏光方向を有する撮像光以外に該液晶板
から出射されてしまう撮像光である第１のもれ撮像光の
光量、及び、上記液晶板に電圧をオフしたときに該液晶
板から出射される偏光方向を有する撮像光以外に該液晶
板から出射されてしまう撮像光である第２のもれ撮像光
の光量が、上記液晶板に電圧をオンしたとき及び上記液
晶板に電圧をオフしたときにそれぞれ等しくなるなるよ
うに配置角度が調整されて設けられている。 【００１８】このため、上記液晶板に電圧をオンしたと
きに上記固体撮像素子に照射される撮像光の光量、及
び、上記液晶板に電圧をオフしたときに上記固体撮像素
子に照射される撮像光の光量を等しくすることができ、
解像度の劣化を防止することができる。 【００１９】 【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。 【００２０】本発明に係る実施例の固体撮像装置は、図
１に示すように照射される撮像光を集束するレンズ１
と、上記レンズ１を介して照射される撮像光のうち偏光
方向が図中実線の矢印で示すＨ（水平）方向の撮像光の
みを透過させる偏光手段である偏光子２と、例えば１／
２フィールドおきに電圧が印加され、該電圧が印加され
ているときは上記偏光子２からの偏光方向がＨ方向の撮
像光をそのまま透過させ、電圧が印加されていないとき
には上記偏光方向がＨ方向の撮像光を９０度の角度差を
有する図中点線の矢印で示す偏光方向がＶ（垂直）方向
の撮像光に変換して出射するねじれマティック形の液晶
板３と、上記液晶板３から偏光方向がＶ方向の撮像光が
照射されると、このＶ方向の撮像光の光路は変えずに常
光としてそのまま出射し、また、上記液晶板３から上記
Ｈ方向の撮像光が照射されると、このＨ方向の撮像光の
光路を上記Ｖ方向の撮像光の光路に対して例えば１／２
画素ピッチ分、Ｖ方向の下方向にシフトして異常光とし
て出射する水晶板４とを有している。 【００２１】また、上記固体撮像装置は、上記水晶板４
から照射される常光及び異常光を赤色（Ｒ）用撮像光，
緑色（Ｇ）用撮像光，青（Ｂ）用撮像光に分割するダイ
クロイックミラー５と、上記ダイクロイックミラー５か
らのＲ用撮像光を受光してアナログ信号であるＲ用撮像
信号を形成するＲ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒと、上記
ダイクロイックミラー５からのＧ用撮像光を受光してア
ナログ信号であるＧ用撮像信号を形成するＧ用ＣＣＤイ
メージセンサ６Ｇと、上記ダイクロイックミラー５から
のＢ用撮像光を受光してＢ用撮像信号を形成するＢ用Ｃ
ＣＤイメージセンサ６Ｂとを有している。 【００２２】また、上記固体撮像装置は、上記Ｒ用ＣＣ
Ｄイメージセンサ６ＲからのＲ用撮像信号をデジタル化
してＲ用撮像データを形成して出力する第１のＡ／Ｄ変
換器７と、上記Ｇ用ＣＣＤイメージセンサ６ＧからのＧ
用撮像信号をデジタル化してＧ用撮像データを形成して
出力する第２のＡ／Ｄ変換器８と、上記Ｂ用ＣＣＤイメ
ージセンサ６ＢからのＢ用撮像信号をデジタル化してＢ
用撮像データを形成して出力する第３のＡ／Ｄ変換器９
と、上記第１のＡ／Ｄ変換器７からのＲ用撮像データを
１／２フィールド毎に切り換えて出力する第１の切り換
えスイッチ１０と、上記第２のＡ／Ｄ変換器８からのＧ
用撮像データを１／２フィールド毎に切り換えて出力す
る第２の切り換えスイッチ１１と、上記第３のＡ／Ｄ変
換器９からのＢ用撮像データを１／２フィールド毎に切
り換えて出力する第３の切り換えスイッチ１２とを有し
ている。 【００２３】また、上記固体撮像装置は、上記第１の切
り換えスイッチ１０を介した最初の１／２フィールドの
Ｒ用撮像データを記憶する第１のメモリ１３と、上記第
１の切り換えスイッチ１０を介した次の１／２フィール
ドのＲ用撮像データを記憶する第２のメモリ１４と、上
記第２の切り換えスイッチ１１を介した最初の１／２フ
ィールドのＧ用撮像データを記憶する第３のメモリ１５
と、上記第２の切り換えスイッチ１１を介した次の１／
２フィールドのＧ用撮像データを記憶する第４のメモリ
１６と、上記第３の切り換えスイッチ１２を介した最初
の１／２フィールドのＢ用撮像データを記憶する第５の
メモリ１７と、上記第３の切り換えスイッチ１２を介し
た次の１／２フィールドのＢ用撮像データを記憶する第
６のメモリ１８とを有している。 【００２４】また、上記固体撮像装置は、上記最初の１
／２フィールドには、上記第１，第３，第５のメモリ１
３，１５，１７から供給される最初の１／２フィールド
のＲ用，Ｇ用，Ｂ用の撮像データをそれぞれ出力し、次
の１／２フィールドには、上記第２，第４，第６のメモ
リ１４，１６，１８から供給される次の１／２フィール
ドのＲ用，Ｇ用，Ｂ用の撮像データをそれぞれ出力する
マルチプレクサ１９を有している。 【００２５】上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂは、例えばいわゆるＮＴＳＣ方式対応のものが
用いられている。また、上記Ｒ用ＣＣＤイメージセンサ
６Ｒは、例えば図２（ａ）に示すように各水平ラインの
第１画素目から１画素おきにＲ用画素が設けられてお
り、上記Ｇ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｇは、同図（ｂ）
に示すように各水平ラインの第２画素目から１画素おき
にＧ用画素が設けられており、上記Ｂ用ＣＣＤイメージ
センサ６Ｂは、同図（ｃ）に示すように各水平ラインの
第１画素目から１画素おきにＢ用画素が設けられてい
る。すなわち、上記Ｒ用画素及びＢ用画素は、図２
（ｄ）にＲ／Ｂで示すように、各ラインの奇数番目の画
素として位置するように設けられており、上記Ｇ用画素
は、上記Ｒ／Ｂの画素間である各ラインの偶数番目の画
素として位置するように設けられている。 【００２６】ここで、上記液晶板３に電圧をオンする
と、上述のように該液晶板３からは上記Ｈ方向の撮像光
が出射されるが、このＨ方向の撮像光とともに第１のも
れ撮像光である多少のＶ方向の撮像光も出射される（以
下、Ｖもれ撮像光という。）。また、上記液晶板３への
電圧をオフすると、上述のように該液晶板３からは上記
Ｖ方向の撮像光が出射されるが、このＶ方向の撮像光と
ともに第２のもれ撮像光である多少のＨ方向の撮像光も
出射される（以下、Ｈもれ撮像光という。）。 【００２７】上記Ｖもれ撮像光及びＨもれ撮像光は解像
度に影響するため、上記偏光子２，液晶板３及び水晶板
４は、上記Ｖもれ撮像光及びＨもれ撮像光の光量がそれ
ぞれ等しくなるように、配置角度が調整されて設けられ
ている。 【００２８】すなわち、上記液晶板３の電圧オフ時に、
図３（ａ）に示すように、上記偏光子２を介して該液晶
板３の偏光面に角度θの傾きを持たせた光量が“１”の
撮像光を該液晶板３に照射したとすると、該液晶板３に
照射される撮像光の偏向方向がＨ方向の成分Ｉ_Ｈは“ｃ
ｏｓθ”となり、また、偏向方向がＶ方向の成分Ｉ_Ｖは
“ｓｉｎθ”となる。そして、上記偏向方向がＨ方向の
成分Ｉ_Ｈは上記液晶板３を通過することにより偏向方向
がＶ方向の主成分Ｉ_Ｈ１，と偏向方向がＨ方向のもれ成
分ＫＩ_Ｈ１となる。また、上記偏向方向がＶ方向の成分
Ｉ_Ｖは上記液晶板３を通過することにより偏向方向がＨ
方向の主成分Ｉ_Ｖ１と偏向方向がＶ方向のもれ成分ＫＩ
_Ｖ１となる。 【００２９】ここで、（Ｉ_Ｈ１）^２（１＋Ｋ^２）＝Ｉ_Ｈ
^２であり、上記Ｉ_Ｈ１はＩ_Ｈとみなすことができ、ま
た、上記Ｉ_Ｖ１はＩ_Ｖとみなすことができ、Ｋ^２《１で
あるから、上記ＫＩ_Ｖ１は、十分に小さな値になるので
無視することができ、上記液晶板３の電圧オフ時に上記
水晶板４に照射される撮像光は、偏向方向がＶ方向の主
成分Ｉ_Ｈと偏向方向がＨ方向のもれ成分ＫＩ_Ｈ−Ｉ_Ｖと
なる。 【００３０】上記液晶板３の電圧オン時について、図３
（ｂ）に示すように、上記偏光子２を介して該液晶板３
の偏光面に角度θの傾きを持たせた光量が“１”の撮像
光を該液晶板３に照射したとして、同じように計算する
と、上記液晶板３の電圧オン時に上記水晶板４に照射さ
れる撮像光は偏向方向がＨ方向の主成分Ｉ_Ｈと偏向方向
がＶ方向のもれ成分Ｉ_Ｖとなる。 【００３１】したがって、上記液晶板３の電圧オフ時に
上記水晶板４に照射される撮像光に含まれる偏向方向が
Ｈ方向のもれ成分ＫＩ_Ｈ−Ｉ_Ｖの割合と、上記液晶板３
の電圧オン時に上記水晶板４に照射される撮像光に含ま
れる偏向方向がＨ方向の主成分Ｉ_Ｈと偏向方向がＶ方向
のもれ成分Ｉ_Ｖの割合を等しくするには、 （ＫＩ_Ｈ−Ｉ_Ｖ）／Ｉ_Ｈ＝Ｉ_Ｖ／Ｉ_Ｈ すなわち、上記液晶板３の偏光面をｔａｎθ＝Ｋ／２と
すればよいこととなる。 【００３２】このようにして、上記液晶板３の偏光面の
傾き角が計算上求められる訳であるが、この液晶板３の
偏光面の傾き角は、実際には次のように測定により求め
られる。 【００３３】すなわち、図４に実線で示す座標を上記水
晶板４の座標とし、点線で示す座標を上記偏光子２の座
標とすると、上記偏光子２を設ける角度を可変しながら
上記液晶板３への電圧をオンオフ制御して上記ＣＣＤイ
メージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの出力レベル（もれ撮像
光のレベル及びもれ撮像光ではないメイン撮像光のレベ
ル）を測定する。このような測定を行うと、図５に示す
ように、図中実線で示す上記液晶板３への電圧オン時の
上記もれ撮像光のレベルと、図中点線で示す上記液晶板
３への電圧オフ時の上記もれ撮像光のレベルは、上記偏
光子２に約８度の傾きを持たせたときに少なく且つ一致
することが分かる。 【００３４】従って、本実施例に係る固体撮像装置は、
上記偏光子２が約８度の傾きを有し、上記液晶板３及び
水晶板４は地面に対して垂直となるように設けられてい
る。 【００３５】次に、このような構成を有する本実施例に
係る固体撮像装置の動作説明をする。図１において、本
実施例に係る固体撮像装置は、撮像が開始されると、撮
像光がレンズ１を介して集束され上記偏光子２に照射さ
れる。上記偏光子２は、偏光方向がＨ方向の撮像光のみ
を透過させる。この偏光子２を透過した上記撮像光は、
次に上記液晶板３に照射される。 【００３６】上記液晶板３には、例えば１／２フィール
ド毎に電圧が印加されるようになっている。上記液晶板
３は、上記電圧が印加されると分子長軸が電界方向に配
列し、上記電圧が印加されていないときは電界が存在せ
ず、上記分子長軸が９０度ねじれたツイスト配列とな
る。このため、上記液晶板３に電圧が印加されていると
きは、上記撮像光は偏光方向がＨ方向のまま透過し、電
圧が印加されていないときには上記撮像光は、上記Ｈ方
向の撮像光に対して９０度の偏光角度差を有する偏光方
向がＶ方向の撮像光に変換され出射される。これによ
り、上記液晶板３からは、１／２フィールド毎に上記偏
光方向がＨ方向の撮像光と、上記偏光方向がＶ方向の撮
像光とが交互に出射されることとなる。 【００３７】なお、上述のように、上記液晶板３に電圧
を印加したときには、上記Ｈ方向の撮像光及びＶもれ撮
像光が出射され、また、上記液晶板３に電圧を印加しな
いときには、上記Ｖ方向の撮像光及びＨもれ撮像光が出
射されるが、上記Ｖもれ撮像光及びＨもれ撮像光は、上
述のように上記偏光子２を８度の角度を持たせて設ける
ことにより少なく且つ同じ光量となっている。 【００３８】この１／２フィールド毎に出射される偏光
方向がＨ方向の撮像光（及びＶもれ撮像光）及び上記偏
光方向がＶ方向の撮像光（及びＨもれ撮像光）は、それ
ぞれ上記水晶板４に照射される。 【００３９】上記水晶板４は、いわゆる複屈折現象を生
ずるようになっており、上記液晶板３から偏光方向がＶ
方向の撮像光が照射されると、このＶ方向の撮像光の光
路は変えずに常光としてそのまま出射し、また、上記液
晶板３から上記Ｈ方向の撮像光が照射されると、このＨ
方向の撮像光の光路を上記Ｖ方向の撮像光の光路に対し
て例えば１／２画素ピッチ分、Ｖ方向の下方向にシフト
して異常光として出射する。この水晶板４から出射され
る上記常光及び異常光は、それぞれ上記ダイクロイック
ミラー５に照射される。 【００４０】上記ダイクロイックミラー５は、上記水晶
板４を介して照射される常光及び異常光をＲ用撮像光，
Ｇ用撮像光及びＢ用撮像光に３分割し、これらをそれぞ
れ上記Ｒ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，Ｇ用ＣＣＤイメ
ージセンサ６Ｇ及びＢ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｂに照
射する。 【００４１】上述のように、上記液晶板３に電圧を印加
したときには上記Ｈ方向の撮像光の他Ｖもれ撮像光が出
射され、また、上記液晶板３に電圧を印加しないときに
は、上記Ｖ方向の撮像光の他Ｈもれ撮像光が出射される
ため、上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６
Ｂには、上記Ｈ方向の撮像光による異常光の他、上記Ｖ
もれ撮像光による常光が、また、上記Ｖ方向の撮像光に
よる常光の他、上記Ｈもれ撮像光による異常光が照射さ
れることとなるが、上記偏光子２に約８度の角度を持た
せて設けているため、該各色用ＣＣＤイメージセンサ６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂに照射される上記Ｖもれ撮像光による常
光及び上記Ｈもれ撮像光による異常光のは少なく且つ同
じ光量となっている。このため、照射される撮像光の光
量は等しくなり、フィールド毎に異なる光量の撮像光を
該各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂに照射
することにより生ずる解像度の劣化を防止することがで
きる。 【００４２】また、周囲の温度が上がって上記液晶板か
ら出射される上記Ｈもれ撮像光及びＶもれ撮像光の光量
が多くなっても、該Ｈもれ撮像光及びＶもれ撮像光の光
量が等しいため、上記解像度の劣化を防止することがで
きる。 【００４３】また、上記液晶板３として高価な上記もれ
撮像光の少ないものを使用しなくとも上記解像度の劣化
を防止することができるため、液晶板の選択の幅が広が
り、固体撮像装置の設計に貢献することができる。 【００４４】上記Ｒ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒは、上
記ダイクロイックミラー５から１／２フィールド毎に照
射される常光又は異常光のＲ用撮像光からアナログ信号
であるＲ用撮像信号を形成し、これを上記第１のＡ／Ｄ
変換器７に供給する。なお、上記Ｒ用ＣＣＤイメージセ
ンサ６Ｒは、奇数フィールド時には図２（ａ）に示す第
１ライン，第３ライン・・・である奇数ラインの各Ｒ用
画素に蓄積された電荷がＲ用撮像信号として出力される
ように制御され、偶数フィールド時には、第２ライン，
第４ライン・・・である偶数ラインの各Ｒ用画素に蓄積
された電荷がＲ用撮像信号として出力されるように制御
される。 【００４５】また、Ｇ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｇは、
上記ダイクロイックミラー５から１／２フィールド毎に
照射される常光又は異常光のＧ用撮像光からアナログ信
号であるＧ用撮像信号を形成し、これを上記第２のＡ／
Ｄ変換器８に供給する。なお、上記Ｇ用ＣＣＤイメージ
センサ６Ｇは、奇数フィールド時には図２（ｂ）に示す
第１ライン，第３ライン・・・である奇数ラインの各Ｇ
用画素に蓄積された電荷がＧ用撮像信号として出力され
るように制御され、偶数フィールド時には、第２ライ
ン，第４ライン・・・である偶数ラインの各Ｇ用画素に
蓄積された電荷がＧ用撮像信号として出力されるように
制御される。 【００４６】また、Ｂ用ＣＣＤイメージセンサ６Ｂは、
上記ダイクロイックミラー５から１／２フィールド毎に
照射される常光又は異常光のＢ用撮像光からアナログ信
号であるＢ用撮像信号を形成し、これを上記第３のＡ／
Ｄ変換器９に供給する。なお、上記Ｂ用ＣＣＤイメージ
センサ６Ｂは、奇数フィールド時には図２（ｃ）に示す
第１ライン，第３ライン・・・である奇数ラインの各Ｂ
用画素に蓄積された電荷がＢ用撮像信号として出力され
るように制御され、偶数フィールド時には、第２ライ
ン，第４ライン・・・である偶数ラインの各Ｂ用画素に
蓄積された電荷がＢ用撮像信号として出力されるように
制御される。 【００４７】ここで、上記各色用ＣＣＤイメージセンサ
６Ｒ，６Ｇ，６Ｂには、上述のように奇数フィールド時
及び偶数フィールド時ともに最初の１／２フィールドに
は常光が照射され、次の１／２フィールドには、上記常
光よりもＶ方向の下方向に１／２画素ピッチ分シフトさ
れた異常光が照射される。 【００４８】このため、奇数フィールド時の最初の１／
２フィールドに上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，
６Ｇ，６Ｂから出力される各色用撮像信号は、図６
（ａ）に示すように、上記常光を、上記各色用ＣＣＤイ
メージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの奇数ライン上の画素が
受光することにより形成されたＲ／Ｂ，Ｇ，Ｒ／Ｂ，Ｇ
・・・の撮像信号となり、次の１／２フィールドに上記
各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂから出力
される各色用撮像信号は、図６（ｂ）に示すように、上
記１／２画素ピッチＶ方向の下方向にシフトされた異常
光を、上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６
Ｂの奇数ライン上の画素が受光することにより形成され
たＲ／Ｂ，Ｇ，Ｒ／Ｂ，Ｇ・・・の撮像信号となる。従
って、上記奇数フィールド時には、図６（ｃ）に示すよ
うに、上記常光による撮像信号である通常の奇数ライン
の撮像信号と、上記異常光による撮像信号である上記奇
数ラインと偶数ラインとの間のラインの撮像信号であ
り、上記通常の奇数ラインの撮像信号よりも各画素が１
／２ピッチ分Ｖ方向の下方向にシフトされている撮像信
号（図中、斜線で示す。）が、該１／２フィールド毎に
交互に出力されることとなる。 【００４９】また、偶数フィールド時の最初の１／２フ
ィールドに上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂから出力される各色用撮像信号は、図７（ａ）
に示すように、上記常光を、上記各色用ＣＣＤイメージ
センサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの偶数ライン上の画素が受光す
ることにより形成されたＲ／Ｂ，Ｇ，Ｒ／Ｂ，Ｇ・・・
の撮像信号となり、次の１／２フィールドに上記各色用
ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂから出力される
各色用撮像信号は、図７（ｂ）に示すように、上記１／
２画素ピッチＶ方向の下方向にシフトされた異常光を、
上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの偶
数ライン上の画素が受光することにより形成されたＲ／
Ｂ，Ｇ，Ｒ／Ｂ，Ｇ・・・の撮像信号となる。従って、
上記偶数フィールド時には、図７（ｃ）に示すように、
上記常光による撮像信号である通常の偶数ラインの撮像
信号と、上記異常光による撮像信号である偶数ラインと
奇数ラインとの間のラインの撮像信号であり、上記通常
の偶数ラインの撮像信号よりも１／２画素ピッチＶ方向
の下方向にシフトされていたる撮像信号（図中、斜線で
示す。）が、該１／２フィールド毎に交互に出力される
こととなる。 【００５０】上記第１のＡ／Ｄ変換器７は、上記Ｒ用撮
像信号をデジタル化し、Ｒ用撮像データを形成して出力
する。また、上記第２のＡ／Ｄ変換器８は、上記Ｇ用撮
像信号をデジタル化し、Ｇ用撮像データを形成して出力
する。また、上記第３のＡ／Ｄ変換器９は、上記Ｂ用撮
像信号をデジタル化し、Ｂ用撮像データを形成して出力
する。 【００５１】上記第１〜第３の切り換えスイッチ１０〜
１２は、奇数フィールド時及び偶数フィールド時共に、
最初の１／２フィールドには選択端子１０ａ，１１ａ，
１２ａで被選択端子１０ｂ，１１ｂ，１２ｂを選択し、
次の１／２フィールドには上記選択端子１０ａ，１１
ａ，１２ａで被選択端子１０ｃ，１１ｃ，１２ｃを選択
するように制御される。 【００５２】このため、上記奇数フィールド時及び偶数
フィールド時の最初の１／２フィールドに上記第１〜第
３のＡ／Ｄ変換器７〜９から出力される上記常光による
各色用撮像データは、上記第１のメモリ１３，第３のメ
モリ１５及び第５のメモリ１７にそれぞれ供給され記憶
され、次の１／２フィールドに上記第１〜第３のＡ／Ｄ
変換器７〜９から出力される上記異常光による各色用撮
像データは、上記第２のメモリ１４，第４のメモリ１６
及び第６のメモリ１８にそれぞれ供給され記憶される。 【００５３】上記第１〜第６のメモリ１３〜１８にそれ
ぞれ記憶された上記各色用撮像データは、それぞれライ
ン毎に同時に読み出され、上記マルチプレクサ１９に供
給される。 【００５４】上記マルチプレクサ１９は、上記第１のメ
モリ１３から読み出されるＲ用撮像データ及び第２のメ
モリ１４から読み出されるＲ用撮像データをライン毎に
切り換え、これをＲ用出力端子２０Ｒを介して出力し、
上記第３のメモリ１５から読み出されるＧ用撮像データ
及び第４のメモリ１６から読み出されるＧ用撮像データ
をライン毎に切り換え、これをＧ用出力端子２０Ｇを介
して出力し、上記第５のメモリ１７から読み出されるＢ
用撮像データ及び第６のメモリ１８から読み出されるＢ
用撮像データをライン毎に切り換え、これをＢ用出力端
子２０Ｂを介して出力する。 【００５５】上記各色用出力端子２０Ｒ，２０Ｇ，２０
Ｂを介して出力される上記各色用撮像データは、例えば
高品位テレビジョン受像機等に供給される。 【００５６】上述のように、上記第１，第３，第５のメ
モリ１３，１５，１７からは上記常光による各色用撮像
データが読み出され、上記第２，第４，第６のメモリ１
４，１６，１８からは上記異常光による各色用撮像デー
タが読み出される。このため、上記各色用出力端子２０
Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂから出力される各色用撮像データに
より形成される画像は、図８に示すように、２倍の水平
ラインで形成される。このため、水平解像度及び垂直解
像度を同時に上げた高解像度の画像を提供することがで
きる。 【００５７】なお、上記各色用ＣＣＤイメージセンサ６
Ｒ，６Ｇ，６ＢとしてＮＴＳＣ方式対応の通常のＣＣＤ
イメージセンサを用いることとしたが、この他、例えば
画素数が多い高品位テレビジョン用のＣＣＤイメージセ
ンサを用いることができる。この場合、画素数の多いＣ
ＣＤイメージセンサを用いるうえ、上述のように解像度
を上げることができるため、さらに高解像度な画像を得
ることができる。 【００５８】最後に、本発明に係る技術的思想は、ＣＣ
Ｄイメージセンサに照射する撮像光を所定量だけシフト
させながら撮像を行う場合に、Ｈもれ撮像光及びＶもれ
撮像光の光量が等しくなるように、偏光子，液晶板及び
水晶板の配置角度を調整して設けるところにある。この
ため、上述の実施例の構成には限定されず、例えば上記
レンズ１を液晶板３及び水晶板４の間に設ける等のよう
に、上記技術的思想を逸脱しない範囲であれば種々の変
更が可能であることは勿論である。 【００５９】 【発明の効果】以上のように、本発明に係る固体撮像装
置では、撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光のみを
透過させる偏光手段、上記偏光手段を介して入射される
撮像光について、電圧のオンオフに応じて第１の期間で
は上記撮像光の偏光方向を変換せずに出射し、第２の期
間では上記撮像光の偏光方向を回転させて出射する液晶
板、上記液晶板からの撮像光の偏光方向に応じて、上記
第１の期間では上記液晶板から出射された撮像光を常光
として出射することで第１の撮像光を生成し、上記第２
の期間では上記液晶板から出射された撮像光を上記常光
に対してシフトした位置に異常光として出射することで
第２の撮像光を生成する水晶板の配置角度を、上記液晶
板に電圧をオンしたときに該液晶板から出射される偏光
方向を有する撮像光以外に該液晶板から出射されてしま
う撮像光である第１のもれ撮像光の光量、及び、上記液
晶板に電圧をオフしたときに該液晶板から出射される偏
光方向を有する撮像光以外に該液晶板から出射されてし
まう撮像光である第２のもれ撮像光の光量が、上記液晶
板に電圧をオンしたとき及び上記液晶板に電圧をオフし
たときにそれぞれ等しくなるなるように調整することに
より、上記液晶板に電圧をオンしたとき及び上記液晶板
に電圧をオフしたときに光量の等しい第１の撮像光及び
第２の撮像光を固体撮像素子の各画素で受光して、該固
体撮像素子により上記第１の撮像光に対する第１の撮像
信号及び上記第２の撮像光に対応する第２の撮像信号を
それぞれ生成することができ、合成手段により上記第１
の撮像信号と第２の撮像信号を同時信号として高解像度
の撮像信号を生成することができる。 【００６０】また、周囲の温度が上がって上記液晶板か
ら出射される上記第１のもれ撮像光及び第２のもれ撮像
光の光量が多くなっても、該第１のもれ撮像光及び第２
のもれ撮像光の光量を等しくすることができるため、上
記解像度の劣化を防止することができる。 【００６１】また、上記液晶板として高価な上記もれ撮
像光の少ないものを使用しなくとも上記解像度の劣化を
防止することができるため、上記液晶板の選択の幅が広
がり、固体撮像装置の設計に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る固体撮像装置の実施例のブロック
図である。 【図２】上記実施例の固体撮像装置に設けられているＲ
ＧＢの３チップのＣＣＤイメージセンサのそれぞれの画
素の配列パターンを説明するための模式図である。 【図３】上記実施例の固体撮像装置に設けられている偏
光子の配置角度の計算方法を説明するためのグラフであ
る。 【図４】上記偏光子の配置角度の測定の仕方を説明する
ためのグラフである。 【図５】上記実施例の固体撮像装置に設けられている液
晶板に電圧を印加したとき及び電圧を印加しないときに
おけるもれ撮像光の光量を、上記偏光子の配置角度別に
示したグラフである。 【図６】上記実施例の固体撮像装置の奇数フィールド時
におけるシフト前、シフト後の撮像信号を示す模式図で
ある。 【図７】上記実施例の固体撮像装置の偶数フィールド時
におけるシフト前、シフト後の撮像信号を示す模式図で
ある。 【図８】上記実施例の固体撮像装置の１フレーム分の撮
像信号により形成された画像を示す模式図である。 【符号の説明】 １・・・・・・・・・・レンズ ２・・・・・・・・・・偏光子 ３・・・・・・・・・・液晶板 ４・・・・・・・・・・水晶板 ５・・・・・・・・・・ダイクロイックミラー ６Ｒ・・・・・・・・・Ｒ用ＣＣＤイメージセンサ ６Ｇ・・・・・・・・・Ｇ用ＣＣＤイメージセンサ ６Ｂ・・・・・・・・・Ｂ用ＣＣＤイメージセンサ ７〜９・・・・・・・・第１〜第３のＡ／Ｄ変換器 １０〜１２・・・・・・第１〜第３の切り換えスイッチ １３〜１８・・・・・・第１〜第６のメモリ １９・・・・・・・・・マルチプレクサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−270973（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52580（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−78378（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−115786（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−344432（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−344430（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/335 H04N 5/225 - 5/232 H04N 9/07 - 9/09

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 固体撮像素子に照射する撮像光を撮像す
   る固体撮像装置において、 撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光のみを透過させ
   る偏光手段と、 電圧のオンオフに応じて第１の期間では上記偏光手段か
   らの撮像光の偏光方向を変換せずに出射し、第２の期間
   では上記撮像光の偏光方向を回転させて出射する液晶板
   と、 上記液晶板からの撮像光の偏光方向に応じて、上記第１
   の期間では上記液晶板から出射された撮像光を常光とし
   て出射することで第１の撮像光を生成し、上記第２の期
   間では上記液晶板から出射された撮像光を上記常光に対
   してシフトした位置に異常光として出射することで第２
   の撮像光を生成し出射する水晶板と、上記第１の撮像光及び第２の撮像光を各画素で受光し、
   上記第１の撮像光に対する第１の撮像信号及び上記第２
   の撮像光に対応する第２の撮像信号をそれぞれ生成して
   出力する 固体撮像素子と、上記第１の撮像信号と第２の撮像信号を同時信号として
   高解像度の撮像信号を生成する合成手段とを備え、 上記液晶板に電圧をオンしたときに該液晶板から出射さ
   れる偏光方向を有する撮像光以外に該液晶板から出射さ
   れてしまう撮像光である第１のもれ撮像光の光量、及
   び、上記液晶板に電圧をオフしたときに該液晶板から出
   射される偏光方向を有する撮像光以外に該液晶板から出
   射されてしまう撮像光である第２のもれ撮像光の光量
   が、上記液晶板に電圧をオンしたとき及び上記液晶板に
   電圧をオフしたときにそれぞれ等しくなるように、上記
   偏光手段、液晶板及び水晶板の配置角度が調整されて、
   該偏光手段、液晶板及び水晶板が設けられていることを
   特徴とする固体撮像装置。