JPH06113182A - ビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 偏光の向きにより入射像を２重化すると共に
２重化された入を時分割する２重化手段と、２重化され
時分割された各像を時分割で撮像するＣＣＤ６と、時分
割された各撮像信号に基づく画像データを記憶する画像
メモリ１０と、画像メモリ１０に対して２重化像のそれ
ぞれに対応する各画像データを書き込ませ、その後書き
込み時の書込クロックの２倍の読出クロックで読み出さ
せると共に、２重化像が重ね合わされた状態の１枚の画
像に対応する画像データを出力させるような書き込み或
いは読み出しアドレスを生成するアドレス制御回路１３
とを有してなる。 【効果】 簡単な構成でかつ低コストで高解像度を実現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ系を介した入射
像を撮像素子で電気信号に変換するビデオカメラに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、いわゆるＣＣＤ等の撮像素子
を使用するビデオカメラの解像度は、使用している当該
撮像素子の画素数によって決まるが、近年はより高い解
像度のビデオカメラが望まれている。しかし、上記ビデ
オカメラの解像度を高めるために上記撮像素子の画素数
を増やすことは、価格や技術的な面から困難である。こ
のため、従来と同じ画素数の撮像素子を用いて解像度を
上げる方法が幾つか提案されている。

【０００３】この従来同様の撮像素子を用いて解像度を
上げる方法の第１の具体例としては、プリズムを用いて
入射像を分けると共に、当該分けられた各像をこれら各
像に対応して複数設けられた撮像素子（いわゆる多板
式）にて各々撮像し、後にこれら複数個の撮像素子から
の各撮像信号を重ね合わせることで解像度を上げるよう
な方法がある。

【０００４】また、第２の具体例としは、撮像素子をフ
ィールド毎に画素の半ピッチ分だけ振動させて当該フィ
ールド毎の入射像を撮像し、このフィールド毎の撮像信
号を後にフレーム単位で重ね合わせて２倍の解像度を得
るような方法等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記第１の
具体例の方法の場合、プリズムや複数個の撮像素子を配
置する必要があるため、その分のスペースが必要となり
構成が大型化する。また、撮像素子を各々画素ピッチよ
りも１桁上回る程度の精度で位置合わせをする必要があ
るため、製造コストも上昇するという欠点がある。さら
に、この場合、プリズムを用いるため、レンズ系から撮
像素子までの距離が長くなり、レンズ系も大きなものが
必要となり、かつこのレンズ系の作成も困難となる。

【０００６】また、上記第２の具体例の方法の場合は、
撮像素子を当該撮像素子の面内の画素ピッチ以上の精度
で振動させなければならず、かつ、当該撮像素子の面の
法線方向のピントを維持しなければならない。さらに、
この撮像素子の振動は、映像信号のＶブランキング期間
内に行わなければならず、当該振動させるための駆動系
が大掛かりなものとなってしまうと言う欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、簡単な構成でかつ低コス
トで解像度を上げることができるビデオカメラを提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のビデオカメラ
は、上述の目的を達成するために提案されたものであ
り、偏光の向きにより入射像を２重化すると共に当該２
重化された像を時分割する２重化手段と、上記２重化手
段により２重化され時分割された各像を時分割で撮像す
る撮像素子と、当該撮像素子からの時分割された各撮像
信号に基づく画像データを記憶する記憶手段と、当該記
憶手段に対して上記２重化像のそれぞれに対応する各画
像データを書き込ませ、その後当該書き込み時の書込ク
ロックの２倍の読出クロックで読み出させると共に、上
記２重化像が重ね合わされた状態の１枚の画像に対応す
る画像データを出力させるような書き込み或いは読み出
しアドレスを生成するアドレス制御手段とを有してなる
ものである。

【０００９】ここで、上記２重化手段は、偏光の向きに
より入射像を２重にする複屈折板と、電気的信号により
透過する偏光の向きを回転させる電気偏光素子と、一定
の向きの偏光のみを透過する偏光板とからなるものであ
る。

【００１０】また、上記２重化手段では、入射像を水平
方向に２重化、或いは入射像を垂直方向に２重化するこ
とができる。

【００１１】すなわち、本発明のビデオカメラは、当該
撮像素子の前段に偏光の向きにより像を２重にするよう
な複屈折素子と、その複屈折素子の前後で透過する偏光
の向きを切り換えることのできるような偏光素子と、撮
像素子とを有し、上記偏光の切り換えの前後で撮像を行
い、２重像の各々を出力できるようにしたビデオカメラ
である。

【００１２】さらに、その偏光の切り換えを上記撮像素
子の読み出しに同期して行う制御手段をも有し、これに
より、時分割連続で２重像の出力を可能としている。ま
た、撮像素子から得られる２重像のうち、少なくとも一
方を記憶し、この記憶され読み出された像と他方の像と
を重ね合わせて出力するようなことも可能である。

【００１３】

【作用】本発明のビデオカメラによれば、入射像を２重
化してそれぞれを時分割で撮像し、この時分割で撮像し
た信号を後に重ね合わせることで、解像度を上げるよう
にしている。また、２重化手段は機械的な駆動系によら
ずに入射像の２重化を可能としているため構成が大型化
することはなく、撮像素子は２重化した像を時分割で撮
像しているため複数個設ける必要もない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明のビデオカメラの実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１５】本発明の第１の実施例のビデオカメラの概
略構成を図１に示す。本実施例のビデオカメラは、偏光
の向きにより入射像を２重化すると共に当該２重化され
た像を時分割する２重化手段と、上記２重化手段により
２重化され時分割された各像を時分割で撮像する撮像素
子であるＣＣＤ６と、当該ＣＣＤ６からの時分割された
各撮像信号に基づく画像データを記憶する記憶手段であ
る画像メモリ１０と、当該画像メモリ１０に対して上記
２重化像のそれぞれに対応する各画像データを書き込ま
せ、その後当該書き込み時の書込クロックの２倍の読出
クロックで読み出させると共に、上記２重化像が重ね合
わされた状態の１枚の画像に対応する画像データを出力
させるような書き込み或いは読み出しアドレスを生成す
るアドレス制御回路１３と、各部を制御する制御回路１
２とを有してなるものである。

【００１６】ここで、上記２重化手段は、偏光の向きに
より入射像を２重にする複屈折板２と、電気的信号によ
り透過する偏光の向きを回転させる電気偏光素子として
の液晶偏光素子４と、一定の向きの偏光のみを透過する
偏光板３とからなるものである。

【００１７】また、本実施例の液晶偏光素子４は、制御
回路１２からの制御信号に基づいて動作する駆動回路５
によって駆動されるものである。

【００１８】すなわち、この図１において、レンズ系１
を介した撮影対象からの入射像は、上記ＣＣＤ６上に結
像される。ここで、本実施例のビデオカメラは、上記レ
ンズ系１とＣＣＤ６との間に、上記複屈折板２と液晶偏
光素子４と偏光板３とが配置されている。

【００１９】上記複屈折板２は、例えば、光学水晶の光
学軸（結晶軸）の方向を図２の図中矢印Ａ方向となるよ
うに切り出したものである。なお、図２の(a) は複屈折
板２の正面図であり、図２の(b) は底面図である。この
複屈折板２は、光の偏光の向きに応じて２種類の屈折率
を持つため、当該複屈折板２を透過する光線は、図３に
示すように２つに分かれる。本実施例の複屈折板２にお
いては、当該複屈折現象による上記入射像のずれ量が、
上記ＣＣＤ６上の画素ピッチの半分の横ずれ（水平方向
或いは走査線の方向のずれ）となるように配置してい
る。

【００２０】また、上記偏光板３は、透過する偏光の向
きが、光軸に垂直な平面内で上記複屈折板２の光学軸と
同じか又は９０°ずれた向きとなるように配置する。す
なわち、上記複屈折板２を介した２重像の各々の光線
は、９０°の直交する偏光となっているが、当該偏光板
３を介することにより、このうちの一方が遮られ、他方
のみ通過するようになる。

【００２１】さらに、上記複屈折板２と上記偏光板３と
の間に設けられる上記液晶偏光素子４は、透過する光線
の偏光をそのまま或いは９０°回転させるものであっ
て、駆動回路５からの駆動信号に応じて上記偏光方向の
９０°回転を行うものである。ここで、上記液晶偏光素
子４は、上記ＣＣＤ６における１フレーム分の撮像毎に
偏光方向の９０°回転のオン／オフが制御されるように
なっている。この液晶偏光素子４の偏光方向の９０°回
転の切り換え制御は、上記駆動回路５が上記制御回路１
２によって制御されることにより実現されている。

【００２２】すなわち、本実施例の図１に示す構成にお
いて、上記液晶偏光素子４での偏光方向の９０°回転を
１フレーム毎にオン／オフすることで、上記偏光板３を
透過する像は、上記複屈折板２で２重化した像のうちの
一方或いは他方の像のみが１フレーム毎に切り換えられ
たものとなる。また、上述したように、２重化した像
は、ＣＣＤ６の画素の半ピッチ分だけずれた像となって
いる。このようなことから、本実施例のＣＣＤ６上に
は、１フレーム毎に画素の半ピッチだけずれた像が結像
されるようになる。言い換えると、結像された像が固定
されたものであると考えた場合、上記ＣＣＤ６が１フレ
ーム毎に画素が半ピッチ分だけずれたことになる。

【００２３】上記ＣＣＤ６は、フレーム毎に撮像信号を
出力するように上記制御回路１２によって制御される。
すなわち、当該ＣＣＤ６からは、１フレーム毎に画素の
半ピッチ分だけずれた像の撮像信号が得られる。当該Ｃ
ＣＤ６からの撮像信号は、サンプルホールド回路７でサ
ンプルホールドされ、さらにＡ／Ｄ変換回路８でアナロ
グ／ディジタル変換を行い、信号処理回路９で例えばホ
ワイトバランス調整，エッジ強調，γ補正等の所定の信
号処理を施した後、その画像データは画像メモリ１０に
送られる。

【００２４】当該画像メモリ１０は、上記制御回路１２
からの制御信号に基づいて動作するアドレス制御回路１
３によって書込／読出及びそのアドレスが制御されるも
のである。また、本実施例の画像メモリ１０には、２フ
レーム分の画像データが書き込まれる。すなわち、当該
画像メモリ１０には、上記ＣＣＤ６からの１フレーム毎
に半ピッチだけずれた画像データが２フレーム分記憶さ
れる。

【００２５】ここで、当該画像メモリ１０からの画像デ
ータの読み出しの際には、上記画素の半ピッチ分だけず
れた２枚の画像に対応する画像データが記憶されている
ことを考慮して、当該画像メモリ１０への書き込みの際
のクロックの倍の速さのクロックで読み出すようにす
る。また、この時の書込アドレス或いは読出アドレス
は、当該画像メモリ１０からの出力が、上記画素の半ピ
ッチ分だけずれた２枚の画像を重ね合わせた１枚の画像
に対応する画像データとなるようなアドレスとなされ
る。

【００２６】その後、上記画像メモリ１０の出力がＤ／
Ａ変換回路１１によってディジタル／アナログ変換さ
れ、出力端子１４からビデオ信号出力として取り出され
る。

【００２７】このようにすることで、本実施例において
は、フレーム数は半分になるが１枚の画像としては水平
方向の情報量が２倍の画像（水平方向の解像度が２倍の
画像）を得ることができるようになる。

【００２８】なお、上述した実施例では、上記複屈折板
２によって水平方向に２重像を得るようにしたが、当該
複屈折板２を光軸Ｌを回転中止として例えば９０°回転
させて配置することで、垂直方向の２重像を得る構成と
することもできる。このように垂直方向に２重像を得る
構成とすれば、垂直方向の解像度を２倍にすることがで
きるようになる（すなわち走査線が２倍になる）。

【００２９】また、第２の実施例として、ビデオカメラ
内で２重像の合成をしないで、そのまま出力する構成を
考えることもできる。この場合、図１の画像メモリ１０
は使用しないことになり、当該画像メモリ１０の動作を
当該第２の実施例のビデオカメラの後段に接続される構
成によって行うようにすることになる。

【００３０】さらに、第３の実施例として、一部省略す
る図４に示すような構成とすることも可能である。この
図４において、図１と同様の構成要素には、図１と同一
の指示符号を付してその説明については省略する。すな
わち、この図４には、ディジタル出力のビデオカメラで
あって、サンプルホールド回路７からのアナログ信号を
信号処理回路１９によってアナログで処理した後、Ａ／
Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回路２１でディジタル
信号に変換し、このディジタル信号を出力端子２４から
出力する構成を示している。この場合は、図１の画像メ
モリ１０以降に対応する処理を例えばコンピュータ上で
行うことになる。

【００３１】またさらに、上記第１の実施例では、液晶
偏光素子４によって、偏光の回転の切り換えをフレーム
単位で電気的に行う構成としていたが、例えば、上記液
晶偏光素子４のような電気的な偏光素子を使わずに、機
械的に上記偏光板３を光軸Ｌを回転中心として９０°回
転させ、当該偏光板３の９０°回転前後の画像データを
上記画像メモリ１０に送って当該画像メモリ１０で合成
するようにすることも可能である。

【００３２】この場合の構成としては、上記偏光板の位
置を、例えばレンズ系の前に持ってくることも可能であ
る。なお、この時、レンズ系への光の入射と出射を考慮
して、複屈折板と偏光板の間は近い方がよい。

【００３３】ところで、このような構成とした場合のＣ
ＣＤまでのカメラの構成（レンズ系からＣＣＤまで）
は、テレビジョンカメラとして一般に用いられているも
のであり、この場合の複屈折板は光学的なローパスフィ
ルタとしての役目を果たしている（画素の半ピッチで像
を重ねることにより、画素ピッチの空間周波数の情報を
カットしている）。このようなカメラの上記レンズ系の
前に、偏光板を水平・垂直に配置し、各々のカメラ出力
を、画像メモリ上で合成すれば、高解像度の画像が得ら
れるようになる。

【００３４】また、本発明実施例は、プリズム及び複数
のＣＣＤを用いたいわゆる多板式の撮像系と組み合わせ
ることもできる。すなわち、１枚のＣＣＤを他のＣＣＤ
に対して画素の半ピッチだけ垂直にずらした撮像系にお
いて、上述したような本発明実施例のように水平に半ピ
ッチずらせば、合わせて４倍の解像度となり、水平方向
にも垂直方向にも釣合いの取れた高解像度を得ることが
できる。なお、この場合、水平と垂直を入れ換えたとし
も同様の効果を得ることは言うまでもない。

【００３５】さらに、いわゆる多板式における斜めに水
平，垂直とも半ピッチづつずらす高解像度化の方法と同
様なことを、本発明実施例のような時分割の方式でかつ
単板光学系によって実現することも可能である。

【００３６】上述したようなことから、本実施例のビデ
オカメラによれば、簡単に精度良く解像度を上げること
ができるようになる。また、可動部分を用いることなく
撮像素子を動かしたのと同様な効果を得ることができ
る。さらに、従来の多板式撮像系とも組み合わせること
ができ、これを高解像度化することができる。またさら
に、複屈折を利用した光学ローパスフィルタを内蔵する
テレビジョンカメラに偏光板を加えることによって、簡
単に高解像度の画像を得ることができるようになる。

【００３７】なお、本件出願人は、先に、特開昭６０−
９３８９４号公報において、複屈折により２重化した像
を得て高解像度を得る撮像装置を開示しているが、本発
明実施例のビデオカメラは、当該公報記載の撮像装置同
様に高解像度を得ることができるのみならず、より実用
化に適した構成となっている。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、本発明のビデオカメラに
おいては、偏光の向きにより入射像を２重化すると共に
この２重化された像を時分割して撮像し、この時分割さ
れた各撮像信号に基づく画像データを記憶した後、書き
込み時の２倍のクロックで読み出すると共に、２重化像
が重ね合わされた状態の画像を取り出すようにしたこと
により、簡単な構成でかつ低コストで解像度を上げるこ
とができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のビデオカメラの概略構
成を示す図である。

【図２】複屈折板として用いる水晶の光学軸を説明する
ための図である。

【図３】複屈折による２重像を説明するための図であ
る。

【図４】第２の実施例の一部省略した構成を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１・・・・・レンズ系 ２・・・・・複屈折板 ３・・・・・偏光板 ４・・・・・液晶偏光素子 ５・・・・・駆動回路 ６・・・・・ＣＣＤ ７・・・・・サンプルホールド回路 ８・・・・・Ａ／Ｄ変換回路 ９・・・・・信号処理回路 １０・・・・画像メモリ １１・・・・Ｄ／Ａ変換回路 １２・・・・制御回路 １３・・・・アドレス制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光の向きにより入射像を２重化すると
   共に当該２重化された像を時分割する２重化手段と、 入射像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と、 画像データを記憶する記憶手段とを有し、 上記２重化手段により２重化され時分割された各像を上
   記撮像素子によって時分割で撮像し、当該撮像素子から
   の時分割された各撮像信号に基づく画像データを上記記
   憶手段に書き込んだ後、当該記憶手段から書き込み時の
   ２倍の速度で読み出すことを特徴とするビデオカメラ。
2. 【請求項２】 上記２重化手段は、偏光の向きにより入
   射像を２重にする複屈折板と、電気的信号により透過す
   る偏光の向きを回転させる電気偏光素子と、一定の向き
   の偏光のみを透過する偏光板とからなることを特徴とす
   る請求項１記載のビデオカメラ。
3. 【請求項３】 上記２重化手段では、入射像を水平方向
   に２重化することを特徴とする請求項１記載のビデオカ
   メラ。
4. 【請求項４】 上記入射光２重化手段では、入射像を垂
   直方向に２重化することを特徴とする請求項１記載のビ
   デオカメラ。