JPH0326072A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

Info

Publication number
JPH0326072A
JPH0326072A JP1160422A JP16042289A JPH0326072A JP H0326072 A JPH0326072 A JP H0326072A JP 1160422 A JP1160422 A JP 1160422A JP 16042289 A JP16042289 A JP 16042289A JP H0326072 A JPH0326072 A JP H0326072A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
fiber
solid
image pickup
pixel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1160422A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadafumi Kaneda
金田 禎史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP1160422A priority Critical patent/JPH0326072A/en
Publication of JPH0326072A publication Critical patent/JPH0326072A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the resolution of a solid-state image pickup element by opposing a radiation end face of each optical fiber being a component of an image fiber to each picture element of the solid-state image pickup element and using a displacement mechanism so as to displace the incident side of the image fiber with respect to an object image with the displacement mechanism in terms of 2-dimension. CONSTITUTION:A radiation end face of each optical fiber being a component of an image fiber 6 is opposed to each picture element of a solid-state image pickup element 1 and the incident side of the image fiber 5 is displaced to an object image with a displacement mechanism 6 in terms of 2-dimension. Then an object image is sampled for each displacement, the obtained sampling picture is sent through the image fiber 5 and picked up by the solid-state image pickup element 1. Since the original picture of the object is picked up for plural number of times of divisions, the picture is reproduced with high resolution.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、画素が二次元的に配きれている固体撮像素子
を備える撮像装置に関する。 〔従来の技術J C C D (Charge coupled dev
ice)の如き二次元的に画素の配されている固体撮像
素子は、平面(二次元)的に画像信号が得られるので、
撮像装置に組み込まれて各種の画像処理システムの画像
入力手段として利用されている。 ところで、この種の固体撮像素子において解像度を向上
させるには画素数を増加させればよい。 しかし、画素数の増加を図るためには高度な製造技術を
必要とし、又画素数の増加には製造上限界が生じてしま
う. 水平方向にのみ数千画素を設けた一次元のイメージセン
サを用いて高解像度化を図ることも行なわれているが、
機械的な可動部が大きく.なる上に読み取り速度が遅い
等の欠点を有し、このためファクシミリ装置等に利用さ
れているだけである。 そこで、最近では固体撮像素子を変位(スウィング)さ
せることで入射光学像と各画素の相対的位置関係を時間
的に変化させて空間サンプリング領域を増加させる方式
が提案され、これにより解像度を向上させることが行な
われている{テレビション学会誌、3J [1.0] 
(1983) P. 826〜832 )。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、この方式では、固体撮像素子自体を周期的に変
位させるべく、圧電素子等を用いて固体撮像素子を装着
するための特殊な構造のパッケージを用意する必要があ
る。従って、撮像装置が非常に高価になってしまう欠点
が生じる。 また、固体撮像素子は各画素における光電変換開口部の
開口率αhが、例えば、0.5と一義的に決まっている
。このため、固体撮像素子を変位させてもM T F 
(Modulation Tra.nsfer Fun
ction)値が変化しないので、鮮鋭度との関係で高
解像度化に限界が生じてしまう, 本発明はこのような点を解決するためになきれたもので
、製造が容易で安価な構或を有しながら解像度の優れた
撮像装置を提供することを目的とする。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an imaging device including a solid-state imaging device in which pixels are arranged two-dimensionally. [Conventional technology JCCD (Charge coupled dev)
Solid-state imaging devices such as ICE), in which pixels are arranged two-dimensionally, can obtain image signals in a two-dimensional plane (two-dimensionally), so
It is incorporated into an imaging device and used as an image input means for various image processing systems. By the way, in order to improve the resolution of this type of solid-state image sensor, it is sufficient to increase the number of pixels. However, increasing the number of pixels requires advanced manufacturing technology, and there is a manufacturing limit to increasing the number of pixels. Although attempts are being made to increase resolution using one-dimensional image sensors that have several thousand pixels only in the horizontal direction,
There are large mechanical moving parts. Moreover, it has drawbacks such as slow reading speed, and for this reason it is only used in facsimile machines and the like. Therefore, recently, a method has been proposed in which the relative positional relationship between the incident optical image and each pixel is temporally changed by displacing (swinging) the solid-state image sensor, thereby increasing the spatial sampling area.This method improves the resolution. {Journal of Television Society, 3J [1.0]
(1983) P. 826-832). [Problem to be solved by the invention] However, in this method, in order to periodically displace the solid-state image sensor itself, it is necessary to prepare a package with a special structure for mounting the solid-state image sensor using a piezoelectric element, etc. There is. Therefore, there arises a drawback that the imaging device becomes very expensive. Further, in the solid-state image sensor, the aperture ratio αh of the photoelectric conversion aperture in each pixel is uniquely determined to be, for example, 0.5. Therefore, even if the solid-state image sensor is displaced, M T F
(Modulation Tra.nsfer Fun
Since the ction) value does not change, there is a limit to the increase in resolution due to the sharpness.The present invention was developed to solve this problem, and has a structure that is easy to manufacture and inexpensive. An object of the present invention is to provide an imaging device with excellent resolution while having the following characteristics.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明は、固体撮像素子の各画素に、イメージファイバ
を構或している各光ファイバの出射端面を対向させると
共に、イメージファイバの入躬側を変位機構にて被写体
像に対して二次元的に変位させたことを特徴とする。 〔作用1 イメージファイバの入射側を変位機構にて二次元的に変
位させる。そして、変位させる毎に被写体像をサンプリ
ングし、各得られたサンプリング画像をイメージファイ
バにより伝送し、固体撮像素子にて撮像する。 従って、被写体の原画像を複数回に分けて撮像すること
ができるので、高解像度で画像を再生することが可能で
ある。 また、イメージファイバを用いることにより、結像画面
上におけるイメージファイバの開口率を小さくとり、固
体撮像素子のMTFを改良する。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。 第1図は本発明に係る撮像袋置の全体構戚図である。 この第1図において、1は固体撮像素子としてのC O
 D (Charge coupted device
)を示している.このCCD 1はマトリクス状に二次
元的に配されている多数の画素を有し、各画素は、第2
図(A)に示すように、光電変換開口部1aを含み、こ
の開口部1aは0.5の開口率αhを有している。CG
D Iは駆動回路2にて駆動され、駆動回路2は制御部
3にて後述するようにその駆動が制御される。CCD1
の各画素からの信号電荷は所定のタイミングで画素信号
として読み出され、信号処理回路4に入力される.信号
処理回路4は画素信号を利得を調整しつつ増幅し、クラ
ンブ等の処理を行ない、画像信号を出力する.この画像
信号はA/D変換され、例えば、図示しない画像メモリ
に記憶される。 CCD 1の前面にはイメージファイバ5が配されてい
る。このイメージファイバ5は多数の光ファイバ5a(
第2図参照)を稠密に束ねた構或を有している。各光フ
ァイバ5aの出射端面ば、第2図(A)に示すように、
CCD 1の各画素の光電変換開口部1aと一対一に対
向して固定的に配されている。イメージファイバ5の入
射側は変位機構6にて水平方向及び垂直方向に移動可能
に保持されている。 尚、イメージファイバ5の入力側には撮像レンズ7が配
され、この撮像レンズ7を介して被写体8の原画像が結
像面9に作られ、この像はイメージファイバ5によりそ
の入射端面Aから出射端面Bへ離散化された状態で伝え
られ、CCD 1に入力される。 以上の構成を有する撮像装置において、イメージファイ
バ5の各光ファイバ5aの入射端面5 a 1.5 a
2”’5 an * 5 anl ””は変位機構6に
て、第2図(B)に示すように、先ず実線で示す初期位
置に位置決めされている。そして、この状態において制
御部3の制御で駆動部2が駆動され、CCDIの撮像動
作が開始する。従って、被写体8の原画像は、先ず、上
記した初期位置において各光ファイバ5aにて離散化さ
れてサンプリングされ、このサンプリング画像がCCD
 1の各画素位置で光電変換される。CCD 1の各画
素からの信号電荷は所定のタイミングで画素信号として
読み出され、信号処理回路4より第1の画像信号として
出力される。この第lの画像信号はA/D変換され、図
示しない画像メモリに記憶される. 次に、制御部3の制御でCG!)1の上記した画素信号
の読み出しに同期して変位機構6は各光ファイバ5aの
入躬側を水平方向(■方向)にその直径分だけ変位させ
、各光ファイバ5aの入射端面5ax .5aa・・・
5 an , 5 ana1・・・を、第2図(B)に
示すように、i,で示す位置に位置決めする。次いで、
同様に被写体8の原画像において各光ファイバ5aにて
その直径分だけ異なる位置がサンプリングされ、このサ
ンプリング画像がCCD 1にて光電変換される.そし
て、CGDIより画素信号が読み出され、信号処理回路
4より第2の画像信号が出力される.この第2の画像信
号は同様に画像メモリに記憶されるが、この場合制御部
3は画像メモリの他のメモリアドレスを指定し、第2の
画像信号を第1の画像信号とは異なるメモリ位置に記憶
させる。 以下、同様に制御部3の制御で変位機構6にて光ファイ
バを変位させ、各光ファイバの入射端面5at,5az
・・・5 a y1 , 5 a n*1・・・を、第
2図(B)に示すように、i 2−+ j −* j 
, −m j , −s−k=ki=kzに順次位置決
めする。そして、各位置決めする毎に得られたサンプリ
ング画像をCCD1にて光電変換し、信号処理回路4よ
り第3.第4・・・第9の画像信号を得る。そして、こ
れらの各画像信号を画像メモリの異なるメモリ位置に順
次記憶させ、これにより9フレーム分の画像信号を記憶
する. 画像メモリからの読み出し時には、例えば、第1.第2
及び第3の画像信号を画素単位で交互に読み出すと共に
第7,第8及び第9の画像信号を画素単位で交互に読み
出.して原画像の奇数ライ:・の画像を形成する。また
、次に、第4,第5及び第6の画像信号を画素単位で交
互に読み出して原画像の偶数ラインの画像を形成する。 このように、被写体8の原画像を、イメージファイバ5
の各光ファイバ5aを変位させる毎にサンプリングする
と、上記実施例では3 (H) X 3 (V)=9倍
のサンプリング数でCCDの各画素にて受光し、光電変
換することができる.従って、CCD 1の解像度を実
質的に9倍に向上させたと同一の効果が得られる。 また、イメージファイバ5の入射側を二次元的に変位さ
せるだけなので、変位機構6としては単にイメージファ
イバ5を機械的に変位させ得る構成を有すればよく、従
って、撮像装置を安価に製作することができる。 ところで、空間周波数をF,ナイキスト周波数をF7,
上記CCD 1の光電変換開口部1aの開口率をαhと
すると、MTF値は次式のようになる。 MTF= ( (ainah/2) ・(F/Fl1)
 }/ < (ah/2) ・(F/F.,) )従っ
て、MTF値は開口率αhにて変化することが判かる。 一方、CCD l自体の光電変換開口部1aの開口率は
、例えば、0.5と一義的に決まっている.しかるに、
イメージファイバ5の各光ファイバ5aにおける出射端
面ば、第2図(A)に示すように、CGD Iの光電変
換開口部1a(画素)と対向している.よって、光ファ
イバ5aとの関係においては光電変換開口部1aの実質
的な開口率は0.33となる.この結果、上記式より明
らかなように、撮像装置としてのMTF特性が向上する
ので、再生画像の鮮鋭度が向上し、上記したように解像
度の向上を図ることができる。 〔発明の効果) 本発明によれば、固体撮像素子の各画素に、イメージフ
ァイバを構成している各光ファイバの出射端面を対向さ
せると共に、イメージファイバの入射側を変位機構によ
り被写体像に対して二次元的に変位させるようにしたの
で、固体撮像素子の解像度を実質的に数倍に向上させる
ことができる上に再生画像の鮮鋭度も同時に向上させ、
かつモアレな生じることのない撮像装置を安価に提供す
ることができる。
The present invention has the output end face of each optical fiber constituting an image fiber facing each pixel of a solid-state image sensor, and also uses a displacement mechanism to move the input side of the image fiber two-dimensionally relative to a subject image. It is characterized by being displaced to . [Action 1: Displace the incident side of the image fiber two-dimensionally using a displacement mechanism. Then, each time the object is displaced, the object image is sampled, and each obtained sampling image is transmitted through an image fiber and imaged by a solid-state image sensor. Therefore, since the original image of the subject can be captured multiple times, it is possible to reproduce the image with high resolution. Furthermore, by using an image fiber, the aperture ratio of the image fiber on the imaging screen can be made small, thereby improving the MTF of the solid-state image sensor. [Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall structural diagram of an imaging bag holder according to the present invention. In this FIG. 1, 1 is CO as a solid-state image sensor.
D (Charge coupled device
) is shown. This CCD 1 has a large number of pixels arranged two-dimensionally in a matrix, and each pixel has a second
As shown in Figure (A), it includes a photoelectric conversion aperture 1a, and this aperture 1a has an aperture ratio αh of 0.5. CG
DI is driven by a drive circuit 2, and the driving of the drive circuit 2 is controlled by a control section 3 as described later. CCD1
The signal charge from each pixel is read out as a pixel signal at a predetermined timing and input to the signal processing circuit 4. The signal processing circuit 4 amplifies the pixel signal while adjusting the gain, performs processing such as crumpling, and outputs an image signal. This image signal is A/D converted and stored in, for example, an image memory (not shown). An image fiber 5 is arranged in front of the CCD 1. This image fiber 5 includes a large number of optical fibers 5a (
(see Fig. 2) are tightly bundled. As shown in FIG. 2(A), the output end face of each optical fiber 5a is
The photoelectric conversion aperture 1a of each pixel of the CCD 1 is fixedly opposed to the photoelectric conversion aperture 1a. The input side of the image fiber 5 is held by a displacement mechanism 6 so as to be movable in the horizontal and vertical directions. An imaging lens 7 is disposed on the input side of the image fiber 5, and an original image of the subject 8 is created on an imaging plane 9 through the imaging lens 7. This image is transmitted from the input end face A of the image fiber 5. The light is transmitted to the output end face B in a discretized state and input to the CCD 1. In the imaging device having the above configuration, the incident end face 5 a 1.5 a of each optical fiber 5 a of the image fiber 5
2"'5 an * 5 anl "" is first positioned by the displacement mechanism 6 at the initial position shown by the solid line, as shown in FIG. The driving unit 2 is driven, and the imaging operation of the CCDI starts. Therefore, the original image of the subject 8 is first discretized and sampled by each optical fiber 5a at the above-mentioned initial position, and this sampling image is transferred to the CCD.
Photoelectric conversion is performed at each pixel position. The signal charge from each pixel of the CCD 1 is read out as a pixel signal at a predetermined timing, and is outputted from the signal processing circuit 4 as a first image signal. This first image signal is A/D converted and stored in an image memory (not shown). Next, under the control of the control unit 3, CG! ) 1, the displacement mechanism 6 displaces the entrance side of each optical fiber 5a in the horizontal direction (■ direction) by the diameter thereof, thereby changing the entrance end face 5ax . 5aa...
5 an , 5 ana1 . . . are positioned at the position indicated by i, as shown in FIG. 2(B). Then,
Similarly, in the original image of the subject 8, positions that differ by the diameter of each optical fiber 5a are sampled, and the sampled images are photoelectrically converted by the CCD 1. Then, a pixel signal is read out from the CGDI, and a second image signal is output from the signal processing circuit 4. This second image signal is similarly stored in the image memory, but in this case, the control unit 3 specifies another memory address in the image memory and stores the second image signal in a memory location different from the first image signal. to be memorized. Thereafter, the optical fibers are similarly displaced by the displacement mechanism 6 under the control of the control unit 3, and the incident end faces 5at, 5az of each optical fiber are
...5 a y1, 5 a n*1..., as shown in FIG. 2 (B), i 2-+ j -* j
, −m j , −s−k=ki=kz. Then, the sampled image obtained each time positioning is photoelectrically converted by the CCD 1, and the signal processing circuit 4 outputs a third image. Obtain fourth...ninth image signals. Then, each of these image signals is sequentially stored in different memory locations of the image memory, thereby storing image signals for nine frames. When reading from the image memory, for example, the first . Second
and the third image signal is read out alternately in pixel units, and the seventh, eighth, and ninth image signals are alternately read out in pixel units. Then, an image of odd-numbered lines of the original image is formed. Further, next, the fourth, fifth, and sixth image signals are alternately read out pixel by pixel to form an even-numbered line image of the original image. In this way, the original image of the subject 8 is transferred to the image fiber 5.
If sampling is performed every time each optical fiber 5a is displaced, in the above embodiment, light can be received by each pixel of the CCD and photoelectrically converted with 3 (H) x 3 (V) = 9 times the sampling number. Therefore, the same effect as improving the resolution of CCD 1 by a factor of 9 can be obtained. Further, since the incident side of the image fiber 5 is only two-dimensionally displaced, the displacement mechanism 6 only needs to have a configuration that can mechanically displace the image fiber 5. Therefore, the imaging device can be manufactured at low cost. be able to. By the way, the spatial frequency is F, the Nyquist frequency is F7,
When the aperture ratio of the photoelectric conversion aperture 1a of the CCD 1 is αh, the MTF value is expressed by the following equation. MTF= ((ainah/2) ・(F/Fl1)
}/<(ah/2)・(F/F.,)) Therefore, it can be seen that the MTF value changes with the aperture ratio αh. On the other hand, the aperture ratio of the photoelectric conversion aperture 1a of the CCD 1 itself is uniquely determined to be, for example, 0.5. However,
The output end face of each optical fiber 5a of the image fiber 5 faces the photoelectric conversion aperture 1a (pixel) of the CGD I, as shown in FIG. 2(A). Therefore, in relation to the optical fiber 5a, the substantial aperture ratio of the photoelectric conversion aperture 1a is 0.33. As a result, as is clear from the above equation, the MTF characteristics of the imaging device are improved, so the sharpness of the reproduced image is improved, and the resolution can be improved as described above. [Effects of the Invention] According to the present invention, the output end face of each optical fiber constituting the image fiber is made to face each pixel of the solid-state image sensor, and the input side of the image fiber is moved relative to the subject image by a displacement mechanism. By displacing the solid-state image sensor two-dimensionally, it is possible to substantially improve the resolution of the solid-state image sensor several times, and at the same time improve the sharpness of the reproduced image.
In addition, an imaging device that does not cause moiré can be provided at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る撮像装置の全体構成図、第2図(
A),CB)はイメージファイバの出射端面.:CCD
の画素との位置関係を模式的に示す図とイメージファイ
バの入射側の変位を概略的に示す図である。 1・・・CCD、1a・・・光電変換開口部、5・・・
イメージファイバ、5a・・・光ファイバ、6・・・変
位機構。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an imaging device according to the present invention, and FIG. 2 (
A), CB) are the output end faces of the image fiber. :CCD
FIG. 2 is a diagram schematically showing the positional relationship between the image fiber and the pixels, and a diagram schematically showing the displacement on the incident side of the image fiber. 1... CCD, 1a... Photoelectric conversion aperture, 5...
Image fiber, 5a... Optical fiber, 6... Displacement mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 二次元的に配されている画素を有する固体撮像素子を備
える撮像装置であって、前記各画素に出射端面が対向し
、被写体側で入射端面が対向している多数の光ファイバ
を有するイメージファイバと、該イメージファイバの入
射側を前記被写体に対して二次元的に変位させる変位機
構とを含むことを特徴とする撮像装置。
An image pickup device including a solid-state image pickup device having pixels arranged two-dimensionally, the image fiber having a large number of optical fibers having an output end face facing each pixel and an input end face facing the object side. and a displacement mechanism that two-dimensionally displaces the incident side of the image fiber with respect to the subject.
JP1160422A 1989-06-22 1989-06-22 Image pickup device Pending JPH0326072A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1160422A JPH0326072A (en) 1989-06-22 1989-06-22 Image pickup device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1160422A JPH0326072A (en) 1989-06-22 1989-06-22 Image pickup device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0326072A true JPH0326072A (en) 1991-02-04

Family

ID=15714584

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1160422A Pending JPH0326072A (en) 1989-06-22 1989-06-22 Image pickup device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0326072A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01280977A (en) Method and apparatus for displaying slave picture of television system
JP2753541B2 (en) Still image pickup device
JPH03502755A (en) Photoelectric color image sensor
WO1997017811A1 (en) Method and device for picking up color still image
TW200417251A (en) Solid photographing element and digital camera
US6339213B2 (en) Solid state imaging device and method for driving the same
JP3808610B2 (en) Imaging device
JPH01300685A (en) Drive method for solid-state image pickup element
JPH06292052A (en) Still picture image pickup device
JPH0326072A (en) Image pickup device
JPS6091774A (en) Zoom lens for solid-state image pickup camera
JP4332906B2 (en) Line sensor camera
JP4468052B2 (en) IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD
JP4377970B2 (en) Imaging device
JPH06217186A (en) Video camera
JPH05276452A (en) Image pickup device
KR100272338B1 (en) Device for cahanging an output signal of interline transfer ccd
USH1740H (en) Synchronized rotating prism and CCD electrical readout color camera
JPH08307776A (en) Imaging device
JPH01125072A (en) solid-state imaging device
JPH04257171A (en) Imaging device
JPH03236687A (en) Photoelectric converter, video recorder and video reproducing device
JPH02125581A (en) Solid-state image pickup device
JPH02250468A (en) Image pickup device
JPH01170280A (en) solid-state imaging device