JPH08307776A

JPH08307776A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH08307776A
Application number: JP7104051A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Todaka; 義弘戸高; Ichiro Osaka; 一朗大坂; Kenji Sano; 賢治佐野; Toshio Murakami; 敏夫村上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】民生用ＣＣＤを用いて、従来のビデオカメラ
では得られない、解像度の高い画像信号を得る撮像シス
テムを提供すること。【構成】ビデオカメラの光学系に光軸可変光学素子を
配置するとともに、光軸可変のための移動量のデータを
収納する移動量メモリと、画像メモリとを設け、画像メ
モリに取り込む画像データの取り込みと同期して移動量
メモリからの移動量データに従い光軸可変光学素子を駆
動し、固体撮像素子であるＣＣＤの光電変換を行う開口
部以外に照射される光を、開口部へと導くような構成と
する。【効果】固体撮像素子の解像度を決定する画素数を見
かけ上、大きくすることが出来るために、高解像度の画
像を得ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係り、特に、
光軸の角度を変化させることが可能な可変頂角プリズム
（流体プリズム）もしくは可動反射鏡のような光軸可変
光学素子を備えたレンズとＣＣＤ固体撮像素子を用いて
構成され、解像度の高い撮影画面を得るに好適な撮像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光軸可変光学素子として、並行平面状に
配置された２枚の板ガラスの間に特殊な液体を入れ、そ
れぞれの板ガラスの周囲を囲む伸縮式の蛇腹で封じ込め
た構成を持つ可変頂角プリズムにおいて、それぞれのガ
ラス板をアクチュエータによって水平（左右）方向と垂
直（上下）方向に回動させることが可能な構成を備え、
その並行平面状に配置された板ガラス間の角度を変化さ
せることによって光軸の傾きを制御するようにした可変
頂角プリズムが知られている。

【０００３】これを応用した撮像装置として、ＩＣＣ
Ｅ；ＤＩＧＥＳＴＯＦＴＥＣＨＮＩＣＡＬＰＡＰ
ＥＲＳ（Inter-national Conference on Consumer Elec
tronics)の６〜７頁（ＪＵＮＥ８−１０，１９９３）
に記載されるものがある。これは、ビデオカメラの手持
ち撮影において生ずる手ぶれによる画像の揺れを防止す
るものである。

【０００４】上記の公知文献に記載された技術において
は、先ず、ビデオカメラの左右，上下の振れを振れ角検
出センサーにより検出し、この検出結果に従って、アク
チュエータにより前記可変頂角プリズムを、画像の動き
を補償する方向に駆動制御する。このような制御を行な
うことにより、モニタ出力では振れの無いような安定し
た画像が得られる。

【０００５】すなわち、手振れにより被写体からの入射
角の変化が生じても、撮像素子に投影される像が移動し
ないように、可変頂角プリズムにより入射角を補正する
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような可変頂角
プリズムを有するレンズを備えた従来の撮像装置は、手
振れ補正システムを実現ならしめるようにシステムが設
計されているものであり、撮像素子に投影されている像
が常に同じになるように光軸の角度を制御するものであ
る。

【０００７】ところで、民生用のビデオカメラでは、撮
像素子にＣＣＤ固体撮像素子（以後ＣＣＤと略する）を
１枚用いた単板式カメラが一般的である。そのため、撮
影画像としての解像度は、ＣＣＤ自体の持つ画素数でほ
ぼ決まってしまっている。そして現時点では、高画素の
ものとしては、略６０万画素のものが民生用として実用
化されている。

【０００８】このため、さらに高解像度の性能をもつカ
メラを得ようとする場合、撮像素子を複数個用いて多板
式カメラを構成するか、さらに画素数を高めた特殊で高
価な業務用の撮像素子を用いるか、あるいは動画撮影は
最初からあきらめてラインセンサを用いたスキャナータ
イプの画像取り込み装置を考慮するしかなかった。

【０００９】本発明は、このような状況下で、上記した
従来技術とは全く異なる動作および制御方法を駆使し
て、民生用の部品を用いて安価でかつ高精細の撮像性能
を有する撮像装置を得ようとするものである。

【００１０】本発明の動作原理は、従来の手振れ補正装
置に用いている可変頂角プリズムをより細かく精密に制
御して、個体撮像素子の画素ピッチよりさらに細かく結
像画面を微動し、微動する毎に画像を取り込みそれを合
成することにより、個体撮像素子の画素ピッチよりさら
に細かいピッチの画像を得ようとするものである。

【００１１】すなわち、可変頂角プリズムを有するレン
ズを備えた撮像装置において、撮像素子受光面に画素数
のピッチの１／Ｎ（Ｎは整数）分だけずらした像が投影
されるように、光軸の角度を従来の技術とは逆によりこ
まかく制御し、撮像素子を実効的に左右，上下方向に移
動させたのと同じ効果を得ており、いわゆるウオブリン
グ撮像，スイング撮像等で呼ばれている撮像方式と同様
な効果を、異なった作動原理で得るものである。

【００１２】このようにすることにより、民生用のムー
ビーで用いられている光学素子と、従来のレンズと撮像
素子を用いて、それだけでは決して得られない、解像度
の高い画像信号を得る撮像システムを提供できるが、こ
のシステムを実現するに当たって、精度良く画像ずらし
を行なうことが必須となる。そのため、高精度制御方法
とその調整方法が重要となってくる。

【００１３】本発明の目的は、以上の高精細撮像装置の
構成と、その制御，調整方法を示し、実用的で安価な撮
像装置を提供することにある。

【００１４】なお、本発明では可動部分がほとんど無
く、かつ、その駆動時間や撮像素子からの読み出しも短
時間で終了することが可能なため、スキャナータイプの
画像入力装置では得られない簡便さと操作性を有する。

【００１５】このため、その応用の１つとして、短時間
に鮮明かつ正確な掌紋を電子的に採取するような高解像
度撮像システムを実現するに適するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による撮像装置は、受光面上に左右および上
下に並んでいる画素間を等分割した量だけ結像の位置を
シフトさせる可変頂角プリズム等の光学素子と、その駆
動を行なうアクチュエータと、撮像した映像信号をメモ
リするメモリ回路と、メモリ回路からの画像信号を合成
処理する画像処理回路とを具備する。

【００１７】さらに、上記のシフトを実現するに当たっ
て、可変頂角プリズム等の光学素子のばらつきをあらか
じめ吸収した制御データをメモリに収納しておき、それ
をもとに微動制御を行なうことにより、正確な駆動制御
を可能とする移動量メモリを備える。また、レンズの前
部に配置した可変頂角部リズムの場合、レンズの焦点距
離が異なると、例え、撮像面上の結像像を同じ量だけ微
動する場合にも、それぞれの異なった可変頂角プリズム
の角度変更が必要になる。すなわち、焦点距離が短くな
り撮影画角が広くなるほど、被写体をのぞむ角度が大き
くなり、可変頂角プリズムで曲げる光の角度を大きくす
る必要がある。そのため、撮影レンズがズームレンズの
場合、ズーム値に応じて駆動量を変更するためのデータ
をあらかじめメモリに収納しておく。

【００１８】また、可変頂角プリズムの他に、可動反射
鏡や、可動平行平板ガラスを用いても、同様に光軸を変
化させることが出来る。

【００１９】

【作用】前記した可変頂角プリズムを構成する２枚の光
学板ガラスのうち、一方のガラス板を水平（左もしくは
右）方向に、他方のガラス板を垂直（上もしくは下）方
向に、それぞれアクチュエータによって所定の角度へ回
転制御する。この水平方向と垂直方向の制御の各々の組
み合わせによって、レンズへの光の入射角を任意に設定
することができることを利用し、結像した画像を水平，
垂直方向にシフトする。

【００２０】シフトをするに当たって、結像した像を左
右上下に絵素間を等分割した量づつ行なう。このシフト
の度にメモリ回路に映像信号を記録する。上下左右に、
同分割した量づつシフトを行なっていくと、最終的には
撮像面の絵素の間を等分割に補間した映像信号が得られ
るので、画像処理回路により、この映像信号をシフトし
た位置に配置するように合成すれば、元の撮像素子より
数倍多い画素をもつ撮像素子で撮像したものと等価な高
精細映像信号を得られる。

【００２１】これによって、従来の、可変頂角プリズム
を有するレンズ，撮像素子，カメラ回路，電気的信号処
理帯域を有する回路で、実効的に解像度の高い画像信号
を得ることができる。

【００２２】さらに、メモリに収納されたデータにより
可変頂角プリズムの微動制御を行なうため、プリズムな
どのばらつきを吸収した精度の良い微動制御が行なえ、
また、ズーム対応のデータ等を用いることにより、さら
に多様なレンズを持つ撮像装置においても高解像の画像
を安価に得ることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の詳細を、図示した各実施例に
よって説明する。

【００２４】〈第１実施例〉図１は、本発明の第１実施
例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。

【００２５】同図において、１は撮影レンズ、２は可変
頂角プリズム、３は固体撮像素子（通常ＣＣＤ形撮像素
子を使用することが多いので、以下ＣＣＤと記す）、４
は映像信号を出力するカメラ回路である。

【００２６】５は画像信号処理回路で、カメラ回路４で
生成された１画面単位（例えば、ＮＴＳＣ方式の場合１
つの映像が完成する１フレーム単位の画面であり、１／
３０秒の生成時間を有する）の映像信号の合成等の処理
を行なう。この画像信号処理回路５は、画像メモリ６
と、メモリ制御回路７と、信号処理回路８と、タイミン
グ制御回路１２とを具備する。

【００２７】また図１において、９は光軸移動回路、１
０は微動制御用のデータが収納されている移動量メモ
リ、１１はアクチュエータである。

【００２８】図１に示した構成において、被写体の像
は、可変頂角プリズム２，レンズ１を経由して、ＣＣＤ
３の撮像面に結像される。ＣＣＤ３によって光電変換さ
れた画像情報は、カメラ回路４に入力される。カメラ回
路４に入力された画像信号は、モニターなどに表示が出
来るような画像信号に変換され、画像メモリ６に入力さ
れる。画像メモリ６は、メモリ制御回路７によって制御
され、カメラ回路４から出力された画像信号を取り込み
記録する。その際、カメラ回路４からの同期信号を入力
したタイミング制御回路１２により、メモリ制御回路７
の動作のタイミングの制御を行う。これにより、メモリ
制御回路７は、カメラ回路４から出力される画像信号に
同期して、画像メモリ６への取り込み制御を行う。

【００２９】その後、画像メモリ６に記憶された画像デ
ータは、メモリ制御回路７によって読み出され、信号処
理回路８により高精細な画像データとして処理されて、
高精細映像信号８１として出力される。

【００３０】タイミング制御回路１２は、画像データの
取り込みと同期して、光軸移動回路９に光軸移動量と移
動方向を出力する。この出力を受けて、光軸移動回路９
は、可変頂角プリズム２の所望の微動量のデータを移動
量メモリ１０から入力し、所望する光軸移動量の駆動量
を算出して、アクチュエータ１１に出力し、これを制御
する。アクチュエータ１１は可変頂角プリズム２を駆動
し、光軸の傾きを変化させる。

【００３１】このように、可変頂角プリズム２を微小に
駆動させるように制御し、ＣＣＤ３の受光面の開口部以
外の部分に照射される光を、開口部に導いて撮影した複
数枚の画像データを画像メモリ６に蓄え、一旦蓄えた画
像データを信号処理回路８によって１枚の画像に合成処
理して、高精細の画像である高精細映像信号８１を得
る。

【００３２】以下、本実施例の原理，動作について、図
２〜図４を用いてさらに詳細に説明する。

【００３３】先ず、光軸をずらすための可変頂角プリズ
ム２の動作を、図２を用いて説明する。図２の（ａ）は
通常状態の撮影を示している。同図において、４１は被
写体であり、例えば、その被写体の像としては、撮影さ
れた画像４２で表したような像が被写体４１上にプリン
トされているとする。

【００３４】さて、レンズ１の被写体側に可変頂角プリ
ズム２に設け、最初、可変頂角プリズム２の２枚のガラ
ス板は平行平面状態を保っているとすると、このとき被
写体４１からの光線は破線で示すような軌跡となり、撮
影した画像は、撮影された画像４２のように被写体４１
の中心を撮影することとなる。

【００３５】いま、可変頂角プリズム２を図２の（ｂ）
のように駆動すると、可変頂角プリズム２と空気の屈折
率の違いによって、破線で示すように光軸が曲がり、あ
たかもレンズを上に向けたことと同様の効果が得られ
る。従って、被写体４１を撮影した画像は、撮影された
画像４３のようになる。

【００３６】これと同様に、可変頂角プリズム２を駆動
する方向によって、撮影される画像は上下左右いずれの
方向にも移動が可能となる。

【００３７】つぎに、このような画像の移動を利用して
高精細な画像を得る動作を、図３，図４の模式図を用い
て説明する。

【００３８】図３の（ａ）はＣＣＤの受光面の模式図で
あり、開口部と被写体像の１例とを示している。同図に
おいて、２０はＣＣＤの開口部であり、行，列に整然と
並ぶ。また、同図において斜線を施したくさび状の像
は、撮影動作を説明するためのＣＣＤ３の受光面上に結
像された被写体像３５であり、不図示のくさび状の形状
を持つ被写体をレンズ１により結像させた像である。な
お、図３の（ａ）において、３０は特定の開口部に付け
た番号であり、本例の位置関係では、くさび状の被写体
像３５が開口部３０にほとんど投影されていないので、
開口部３０からの出力には被写体像３５の影響は現れな
い。

【００３９】開口部２０の部分に投射された光のみが光
電変換され、光電変換した電荷を映像信号としてカメラ
回路４に出力する。開口部２０以外は、光を通さない遮
光部２１で、当たった光がすべて遮光され光電変換され
ない。

【００４０】このようなＣＣＤ３の受光面に被写体像３
５が結像された場合、開口部２０の光電変換による映像
信号を不図示のモニター等で再生すると、被写体像３５
の投射された絵素の部分だけが変化するので、モニター
画面上では、図３の（ｂ）に示すような画像となる。

【００４１】この図３の（ｂ）に示した画像の例では、
開口部２０に照射された光のみが映像信号となるので、
当然ながら、元々のくさびの形状は判別できない。

【００４２】次に、本願発明が実現しようとする画像生
成方法を実行した場合の画像の生成過程を、図４に示
す。図４の（ａ）は、被写体像３５を可変頂角プリズム
２の角度を変更することにより、微小移動１，微小移動
２，微小移動３で示すように微小な結像位置の変更を行
なった場合の、被写体像３５の各画像の位置を示してい
る。

【００４３】本実施例では、微小移動する前の画像、微
小移動１を行なった場合の画像、次の微小移動を行なっ
た場合の画像、など、合計４枚の撮像画像を画像メモリ
６に記録するものとする。

【００４４】このような微小移動をする度に、開口部と
投影される被写体像３５との動きを観察すると、被写体
の位置を基準にした場合には、被写体像３５を固定して
相対的に開口部２０が動くとすれば、その開口部の動き
は図４の（ｂ）に示すような位置関係をとる。

【００４５】これは、それぞれの微小移動に対して、開
口部３０の位置は、３１，３２，３３のような位置に位
置するようになるためであり、図４の（ａ）の開口部２
０は、図４の（ｂ）において破線で示した仮想開口部２
２の位置にそれぞれ配置されると考えてよくなる。

【００４６】さらに詳しくいえば、図４の（ａ）の微小
移動１（移動量ΔＨだけ右方に移動）に対しては、図４
の（ｂ）の微小移動１対応で示す移動方向に開口部３０
が移動し、破線で示した仮想開口部３１の位置に開口部
３０が移動するのと等価になり、同様に、微小移動２，
３に対しても仮想開口部３２，３３の位置に開口部３０
が移動する。

【００４７】このように、被写体像３５を微小移動１か
ら微小移動３で移動させ、それぞれの位置での４枚の画
像を画像メモリ６に記録した後、それそれの開口部の位
置に応じた位置で先程メモリした画像信号を再生するよ
うに、信号処理回路８で合成処理し、高精細映像信号８
１として出力する。

【００４８】この出力を、モニター等で表示した場合の
画像を図４の（ｃ）に示す。同図から明らかなように、
元々のＣＣＤ３の開口部の間を補間したような画像が得
られている。この図４の（ｃ）の画像は、ＣＣＤ３の元
々の開口部２０の間を、仮想開口部２２によって生成さ
れた映像信号で埋めており、画素数が４倍の高精細撮像
素子によって撮像した画像と等価な高精細の画像となっ
ている。

【００４９】図４の（ｃ）を見ても明らかなように、元
々のくさび状の被写体像３５をある程度再現した画面と
なっており、本発明の効果が明らかに分かる。

【００５０】なお、本実施例では、水平方向にΔＨ，垂
直方向にΔＶだけ微小移動し、４倍の解像度を得ようと
する場合について説明したが、さらに微小移動量を細か
くし、さらに高解像度の撮像が可能なことは言うまでも
なく、その場合の微小移動制御や信号処理方法は、以上
の説明から容易に実現できるので詳細は省略する。

【００５１】〈第２実施例〉次に、移動量メモリ１０の
収納データをどのように生成するのかについて、図５に
示す本発明の第２実施例を用いて説明する。図５は、本
発明の第２実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロ
ック図であり、同図において、図１と同一番号を有する
構成要素は、図１の同一番号を有する構成要素と同一機
能を有する。

【００５２】図５において、１５は移動量メモリ１０に
収納する移動量データを得るための一連の検出，調整動
作を行なう移動量調整回路、１５１は移動量調整回路１
５の動作開始を入力する調整開始スイッチ、１５２は移
動量調整回路１５が調整動作を始める場合にアクチュエ
ータ１１を移動量調整回路１５によって駆動可能なよう
にするための切換えスイッチであり、通常の高精細撮影
の場合には、光軸移動回路９の出力がアクチュエータ１
１に接続されるように投入されている。

【００５３】まず、調整開始スイッチ１５１が入力され
ると、切換えスイッチ１５２は、移動量調整回路１５の
出力をアクチュエータ１１に入力するように切換えられ
る。その後、移動量調整回路１５は、アクチュエータ１
１を制御しつつ、画像メモリ６からの信号を入力比較し
て、移動量データを測定・換算した後、これを移動量メ
モリ１０に収納し、調整動作を終了する。

【００５４】この移動量調整方法の１例を図６に示し、
以下説明する。同図において、４１は本実施例における
調整用の被写体の例を、４２および４３は被写体４１を
撮像した場合の撮像画像をそれぞれ示す。

【００５５】図６の（ａ）は、可変頂角プリズム２を大
きく変化させ上方を撮影した場合の例を示しており、そ
の場合の撮影された被写体４１の画像は４２のようにな
る。一方、図６の（ｂ）は、可変頂角プリズム２を大き
く変化させ下方を撮影した場合の例を示しており、その
場合の撮影された被写体４１の画像は４３のようにな
る。そこで、それぞれの撮影の出力画像を比較すると、
図６の（ｃ）に示すように、それぞれの撮影の場合の被
写体の移動量が、被写体の画像のエッジ部分を比較する
ことにより測定可能となる。

【００５６】図６の（ｃ）において、４４で示すＶ方向
調整用変化量がそれであり、可変頂角プリズム２の上方
の撮影の場合の制御データから下方の撮影の場合の制御
データへのアクチュエータに対する制御データの変化量
（検出用移動データとする）によって、Ｖ方向調整用変
化量４４が生じている。そこで、いま撮影画面の移動量
が、図６の（ｃ）に示すように３絵素分であるならば、
１／２絵素ピッチの移動データとしては、検出用移動デ
ータを元にして、３（絵素分）×２＝６の逆数のデータ
量（＝検出用移動データ／６）が、Ｖ方向の微小移動に
際して必要とされる移動量のデータ（以下、単位Ｖ方向
移動量データとする）となる。

【００５７】水平方向も全く同様にして求められる。ま
た、以上は４倍の高精細画を得るための移動量を前提に
して説明したが、他の解像度を得るためのデータを求め
る際も、全く同様な手法が使用できることはいうまでも
ない。

【００５８】次に、調整用の被写体を変更してさらに迅
速に調整する１例を、図６の（ｄ）に示す。この例にお
いては、例えば円形の調整用の被写体（以下、基準被写
体とする）を撮像し、その後、Ｈ方向やＶ方向に可変頂
角プリズム２を大きく変位制御し、それぞれ移動させた
場合の被写体の位置を（例えば重心位置）を求め、その
変化量を元に、先程と同様に移動量データを求める例を
示している。

【００５９】垂直方向のデータの採取としては、図６の
（ａ），（ｂ）のように可変頂角プリズム２を大きく変
化させた場合の撮像面上の移動量をＶ方向変化量とし、
その移動量を絵素換算に直し、その値で、先程と同様に
アクチュエータに与えた移動量データを除すれば、移動
量のデータが得られる。単位Ｖ方向移動量データとして
は、画面上の移動量を絵素の１／２ピッチで表わし、ア
クチュエータの移動量を除すれば求められる。水平方向
も同様に、Ｈ方向変化量を元に水平方向の移動データが
求まる。

【００６０】なお、可変頂角プリズム２の移動軸とＣＣ
Ｄ３の配列の軸が平行でない場合、図６の（ｄ）で示す
ように、Ｖ方向に移動した後、Ｈ方向にずれるＶ方向変
化誤差があらわれ、Ｈ方向に移動した後、Ｖ方向にずれ
るＨ方向変化誤差があらわれる。

【００６１】そこで、これらの誤差を吸収するため、Ｖ
方向に移動する場合には、先程求めたＶ方向移動データ
によるＶ方向の移動とともに、Ｖ方向変化誤差に応じた
分だけＨ方向に微小に移動させて、この誤差を解消させ
ても良い。

【００６２】この場合の誤差解消用の移動量は、例え
ば、Ｖ方向変化誤差の場合、以下のようにして求めるこ
とができる。このＶ方向変化誤差の場合、誤差解消のた
めの移動方向はＨ方向である。そのため、先ず、Ｈ方向
変化被写体の位置からＨ方向変化量を求め、Ｈ方向の移
動データを求める。すなわち、４倍の高解像度撮影の場
合、１絵素の１／２の画素ピッチだけ移動するためのＨ
方向の１単位の移動データを求める。

【００６３】Ｖ方向変化誤差を解消するために必要なＨ
方向への移動量は、先に求めた大きく移動させた場合の
Ｖ方向変化量に対するＶ方向の１／２の画素ピッチ分に
相当するＶ方向変化誤差の量だけである。そこで、この
Ｖ方向変化誤差を解消する分だけのセンサ面上の誤差解
消用Ｈ方向移動量を元に、アクチュエータ１１に与える
誤差解消用のＨ方向移動量データを求めればよい。

【００６４】そして、先ほど求めたＨ方向に画素の１／
２ピッチだけ移動させる１単位のＨ方向移動量データ
と、誤差解消用のＨ方向のセンサ面上の移動量が判明し
たので、これらから、アクチュエータ１１に入力するＶ
方向変化誤差の誤差解消用Ｈ方向移動量データが算出で
きる。すなわち、誤差解消用Ｈ方向移動量データ＝単位Ｈ方向移動量デー
タ／（誤差解消用Ｈ方向移動量×２）で求まる。ここで、「×２」は単位Ｈ方向移動量データ
が１／２画素ピッチの移動量を元にしているためであ
る。

【００６５】以上のように、可変頂角プリズム２のＶ方
向変化誤差を打ち消す移動量データが求まったが、同様
なデータをＨ方向変化誤差についても求め、移動量メモ
リ１０に記録しておき、それらに従ってＶ，Ｈの双方向
の変化誤差を修正すれば、Ｖ，ＨすなわちＸ−Ｙ両軸の
方向の可変頂角プリズム２とＣＣＤ３の軸合わせのずれ
に起因する誤差が解消でき、さらに高精度な結像位置の
微動制御が可能となる。

【００６６】もちろん、以上はＶ方向変化誤差を求める
に、Ｈ方向変化誤差を無視して計算を行なったがさらに
取り付け精度等の条件が悪い場合には、双方の方向変化
誤差を含めて修正量を算出しても良いことは言うまでも
ないが、詳細は省略する。

【００６７】なお、本実施例においては、調整開始スイ
ッチ１５１を入力した後、調整が開始されるように説明
したが、このスイッチは、メカ的なスイッチである必要
はなく、例えば、撮像装置に付加されているスイッチの
１又は数個の操作で行なえるようにしてもよいし、制御
用の通信回線等を新たに付加してその制御の１つとして
行なってもよい。また、調整の実行時期として、操作者
の判断により任意に、又は、適当な被写体を挿入するこ
とにより電源投入時毎回、あるいは、撮像装置組み立て
の際に行なってもよいことはいうまでもない。

【００６８】以上、取り付け誤差に起因するエラー修正
のための移動量データの算出方法を説明したが、可変頂
角プリズム２の移動量メモリ１０のデータとして、その
他の項目のデータも必要とする場合があり、その例を、
次の実施例によって説明する。

【００６９】〈第３実施例〉図７は、本発明の第３実施
例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図であり、
同図において、図１の構成要素と同一番号の構成要素
は、図１の同一番号の構成要素と同一機能を有する。

【００７０】図７に示すように、本実施例のレンズ１は
ズーム機能を有し、ズーム用レンズ１０１を有する。ま
た同図において、１３は、ズーム用レンズ１０１のズー
ム値を検出するズーム値検出回路である。

【００７１】ズームレンズは焦点距離が変わり、その結
果、ＣＣＤ３が被写体をにらむ視野角が変化する。その
変化の具合を図８に示す。同図において、横軸がズーム
倍率、縦軸が視野角である。焦点距離が長いほど、すな
わち、視野角が小さいほど、ＣＣＤ３の結像面上の像の
移動量を同一に保つための可変頂角プリズム２の頂角変
化量を小さくする必要がある。そのため、レンズ１のズ
ームを変化させた場合、ズーム値に応じて可変頂角プリ
ズム２の頂角変化量を変更する必要がある。

【００７２】そこで、移動量メモリ１０には、ズーム値
に応じた光軸移動量データを収納し、ズーム値検出回路
１３からの検出値に従って光軸移動量データを取り出
し、光軸移動回路９によりアクチュエータ１１を駆動し
て、可変頂角プリズム２を制御する。

【００７３】移動量データとしては、例えば、テレ，ワ
イド，ミドル等の数点を図５において説明した方法によ
って測定して算出し、これを移動量メモリ１０に収納し
ておけばよく、数点以外のズーム値の場合には、収納し
たデータを用いて内挿によって移動量を算出すればよ
い。その場合、Ｖ，Ｈ方向の変化誤差も同様にデータ列
化して移動量メモリ１０に収納し、誤差の抑圧された移
動制御を行なうと、さらに良好な高精細画像が得られ
る。

【００７４】〈第４実施例〉図９は、本発明の第４実施
例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図であり、
同図において、図７の構成要素と同一番号の構成要素
は、図７の同一番号の構成要素と同一機能を有する。本
実施例は、可変頂角プリズム２を、従来の公知例のよう
に手振れ補正の制御を行なう場合も含めて駆動する１例
である。

【００７５】図９において、１６は撮像装置の手振れ等
の振れをジャイロ等により検出する振れ角検出回路、１
７は手振れ補正制御回路で、振れ角検出回路１６からの
振れ角検出値とズーム値検出回路１３からのズーム値に
より、手振れ補正量を算出して、手振れ補正データを出
力する。１８はミックス回路で、手振れ補正制御回路１
７からの手振れ補正データと光軸移動回路９からの光軸
移動用データとをミックスしてアクチュエータ１１に出
力し、手振れ補正と光軸の微動制御を同時に行なわせ
る。このようにすることにより、撮像装置を手持ちにし
ていても、あたかも、三脚等の台に固定して撮影したか
のような効果を得られ、光軸移動による高精細画像が安
定に得られる。

【００７６】次に、画像取込み順序についての各実施例
を示す。画像の取込み合成の処理は、図１の第１実施例
において、図２〜図４を用いてその概略を説明したが、
ＣＣＤ３の実現方法等に従ったＣＣＤ読み出し，画像取
り込み方法があり、これらの幾つかの例について以下説
明する。

【００７７】〈第５実施例〉図１０の（ａ）に、ＣＣＤ
３の画像読み出しを実施する場合の、画面走査方法につ
いてよく知られた２通りの方法を示す。同図における
（ａ−１）は、２回の垂直走査、すなわち実線で示した
フィールドＡと破線で示したフィールドＢの２フィール
ドの期間で、１画面分の映像信号を読み出すインタレー
ス撮像であり、同図における（ａ−２）は、１回の垂直
走査で１画面分の映像信号を読み出すノンインタレース
撮像である。

【００７８】インタレース撮像でも、図１０の（ａ）で
は、ＣＣＤ３の内部の電荷を２回に分けて読み出すよう
に示されているが、それ以外に、１フィールドの読み出
しでＣＣＤ３の中の光電変換された電荷を全て読み出
し、次のフィールドでは１水平ライン分だけ垂直方向に
シフトした位置の画像信号を読み出し、インタレースの
関係を保つ読み出し方法がある。それは、２水平ライン
の映像信号を垂直方向に混合する画素混合読み出しや、
２水平ラインを一度に読み出す２行同時読み出し方法と
して知られている。

【００７９】いずれにしろ、本発明では、開口部２０に
対応して得られた光電変換電荷を取込み、その後、合成
することにより高精細の撮像画を得る。

【００８０】その処理の概要を、図１０の（ｂ）に示
す。同図において、ｔ１〜ｔ８は画像取込み順序を示
す。先ず、ｔ１で、前記した図４の（ｂ）の開口部３０
となるように可変頂角プリズム２を制御し、その後、ｔ
２の時刻で、撮像した画像信号を画像メモリＡに取込
む。次に、ｔ３において、前記した図４の（ｂ）の開口
部３１となるように微小移動１で示すプリズム制御を行
なった後、ｔ４で画像信号を画像メモリＢに取込む。以
下、同様に、ｔ８において画像メモリＤにまで画像信号
を取込む。ここで、画像メモリＡ〜画像メモリＤは、画
像メモリ６において割り当てたメモリ領域であり、メモ
リ回路をそれぞれ設けて構成しても全く同様な動作が得
られる。

【００８１】次に、画像メモリＡ〜Ｄに取込んだ画像情
報を、信号処理回路８により合成して高精細画像を得
る。

【００８２】合成手順を図１０の（ｃ）に示す。画像メ
モリＡ〜Ｄの内容を、同図に示すように読み出し合成す
ることにより、合成高精細画像に示す信号出力となり、
前記した図４の（ｃ）で示した画像が得られる。この合
成手順では、画像メモリの読み出しが、画像メモリＢ，
画像メモリＡ，画像メモリＤ，画像メモリＣ，……とな
っているが、これは結像した画像の移動制御の順序を図
４に示す順序で行なったためであり、他の移動制御を実
施する場合には、それぞれの場合に従って、読み出しや
合成手順を適宜に設定することはいうまでもない。

【００８３】続いて、ＣＣＤ３の画像読み出し、光軸移
動制御等の画像取込みの種々の実施例を以下示す。

【００８４】〈第６実施例〉図１１は、インタレース撮
像で、かつ画素混合読み出しまたは２行同時読み出し等
の各フィールドの読み出しにおいて光電変換電荷を全て
読み出す場合の、本発明の第６実施例の動作を示す図で
ある。

【００８５】同図において、（１）は垂直同期周期を示
すＶパルス、（２）は各周期におけるＣＣＤ３に蓄積さ
れる画像信号を示すセンサ蓄積画像であり、ＦｉＡ，Ｆ
ｉＢでフィールドＡ，フィールドＢの区別を示してい
る。

【００８６】（３）はＣＣＤ３からの読み出し出力であ
るセンサ出力、（４）は可変頂角プリズム２を駆動制御
し結像した画像を移動する光軸移動パルスであり、パル
ス出力が出力される間に光軸が移動する。

【００８７】（５）は高精細画像を構成するための１画
面分の画像信号を表わし、上記のセンサ出力（３）の１
フレーム分の画像信号で、前記図１０の（ｂ）で説明し
た画像取込みにおける各画像メモリＡ〜Ｄに取込まれる
画像信号に対応して、画像の名称を付加している。取り
込み後、それぞれの画像を合成して高精細画を生成す
る。

【００８８】（６）は手振れ補正制御回路１７から出力
される手振れ補正制御信号であり、この信号に従って可
変頂角プリズム２を制御し、手振れ補正を行なう。

【００８９】（７）〜（１１）は、（１）のＶパルスの
時間軸を拡大変更して示したもので、（７）はＶパル
ス、（８）はＣＣＤ３のサブの電位変更等により実現し
た電子シャッタのパルス、（９）はＣＣＤ３がインター
ライン形ＣＣＤセンサとした場合に、絵素から垂直ＣＣ
Ｄに光電変換電荷を転送する転送パルスである。

【００９０】（８）の電子シャッタと（９）の転送パル
スとの間が、絵素の蓄積期間であり（１０）で示され
る。混合読み出しの場合、すべての映像信号のシャッタ
時間がこの期間と等しくなる。（１１）が光軸移動パル
スである。

【００９１】画像信号の取込みは、基本的には前記図１
０の（ｂ）に示す順序で行なわれるが、その詳細はセン
サ等の選択により種々の実現方法がある。図１１はその
１例であり、光軸移動が短時間で終了する場合、より緊
密に高精細画像を構成するための画像信号を取込むこと
が可能であり、本例では、電子シャッタパルスにより、
画素上の光電変換電荷が蓄積されない間に光軸移動を行
なっている例を示してある。

【００９２】〈第７実施例〉次に、インターレース１行
読み出しセンサの場合の、本発明の第７実施例による動
作を図１２に示し、以下説明する。同図において、図１
１の波形の名称と同一名称を持つ波形は、図１１の同一
名称の波形と同一作用を有する波形である。

【００９３】図１２において、（２），（３）は、ＣＣ
Ｄ３のＮラインとＮ＋１ラインのそれぞれのラインから
生成される２つのフィールドの画像信号を示し、１行読
み出しのため２Ｖ期間の蓄積で１フィールドの画像信号
を生成する様子を表わしている。

【００９４】高精細画像を生成するための１つのフレー
ム画である（６）の高精細画構成用画像の画像Ａを得る
ために、４Ｖ期間の時間を要している。そのため、本実
施例では、それ以外の期間で光軸移動の制御を行なって
おり、それを（５）の光軸移動のパルスで示している。
その結果、１つの画像を取込むのに、本例では（１）の
Ｖパルスの上部で示しているように、６Ｖ期間を要して
おり、この期間が１つの高精細画を取込むための１／４
サイクルの期間となっている。

【００９５】もちろんこの期間を短縮することが可能で
あり、それは、高精細画を構成するための画像が蓄積さ
れる期間以外で光軸移動を行なえば良く、その例を次の
実施例によって説明する。

【００９６】〈第８実施例〉図１３は、本発明の第８実
施例による、インターレース１行読み出しセンサの場合
の動作を示す図であり、同図において、図１２の波形と
同一名称を持つ波形は、図１２の同一名称の波形と同一
作用を有する波形である。

【００９７】図１３において、（６）の高精細画構成用
画像の画像Ａを生成するための光電変換期間は、（１）
のＶパルスのＶ３〜Ｖ５の期間であり、それ以外の期間
で光軸移動を実施すればよいことが分かる。

【００９８】そこで、本実施例では４Ｖ期間を１つの画
像Ａの取込みに当てており、これを（１）のＶパルスの
１／４サイクルの期間で示している。これにより、図１
２の第７実施例より短い期間で高精細画の構成用画像を
取込める。

【００９９】〈第９実施例〉次に、ノンインタレース読
み出しセンサの場合の、画像取込みの実施例を説明す
る。図１４は、本発明の第９実施例による、ノンインタ
レース読み出しセンサの場合の動作を示す図である。

【０１００】図１４において、（１）はＶパルス、
（２）は光電変換によりセンサに蓄積される画像信号、
（３）は蓄積された画像を読み出したセンサ出力をそれ
ぞれ表わしている。

【０１０１】本例のセンサはノンインタレース形のセン
サであるので、１垂直同期期間で光電変換された１画面
分の映像信号が出力される。そのため、（１）のＶパル
スのＶ３の期間での画像は、Ｖ２の期間でセンサに蓄積
されているので、それ以外の期間で光軸移動を実施すれ
ばよく、（４）の光軸移動の駆動波形でそれを表わして
いる。この結果、（５）の高精細画構成用画像の画像Ａ
を取込むためのサイクルは、（１）のＶパルスの上部に
１／４サイクルで示した期間を必要とするだけとなる。

【０１０２】また、前記した図１１で説明したような、
電子シャッタを使用する場合にはさらに短くすることが
可能であり、その例を次の実施例によって説明する。

【０１０３】〈第１０実施例〉図１５は、本発明の第１
０実施例による、ノンインタレース読み出しセンサの場
合の動作を示す図であり、同図において、図１１および
図１４で示した波形の名称と同一名称を持つ波形は、図
１１および図１４の同一名称の波形と同一作用を有する
波形である。

【０１０４】（５）の電子シャッタと（６）の転送パル
スとが、図１５に示すような位相関係とすると、センサ
の蓄積期間は（７）の蓄積期間で示す期間となり、蓄積
期間以外の期間で光軸移動を実施することが可能とな
る。この場合での光軸移動を実行する駆動パルスを
（４）で示す。

【０１０５】本例の波形からも明らかなように、画像Ａ
〜Ｄまでの画像信号を取込むためには４Ｖ期間かかり、
それを（１）のＶパルスの１サイクルで示す。

【０１０６】以上、出来るだけ速く高精細画像の構成用
の画像信号を取込む実施例について述べてきたが、もち
ろんこの逆のことも可能であり、たとえば、光軸移動に
時間を要するとか、出力された画像信号を取込むのに、
あるいは、画像Ａを取込んだ後、一旦パソコンやワーク
ステーション等の機器に転送するために時間を要する等
の理由により、長周期の取込み期間を要する場合もある
ことはいうまでもなく、その場合は、上述の各実施例を
元に適宜間隔を設定して取込み動作を行なえばよいが、
長周期の場合はその設定等は容易であるので詳細は省略
する。

【０１０７】〈第１１実施例〉図１６は、本発明の第１
１実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図９の構成要素と同一番号を有す
る構成要素は、図９の同一番号を有する構成要素と同一
機能を有する。

【０１０８】図１６において、１９は高精細制御回路で
あり、図９の可変頂角プリズム２，レンズ１，ＣＣＤ
３，カメラ回路４以外の、画像信号処理回路５や移動量
メモリ１０等の他、アクチュエータ１１までも含めた回
路である。

【０１０９】４１は端子を表わし、カメラ回路４から出
力される映像信号を示している。５２は、高精細映像信
号８１を生成するために映像信号４１を画像メモリＡ〜
Ｄに取込む際のどの画像メモリに取込まれるかの区別、
すなわち、可変頂角プリズム２の移動制御においてどの
移動位置にあたるかの区別を示すタイミング信号であ
る。５１はタイミング信号５２と映像信号４１とのミッ
クス回路であり、この出力をディジタル記録装置５０に
記録する。ディジタル記録装置５０は、磁気テープや半
導体メモリ等を用いた記録装置であり、記録した映像信
号の忠実な再生が可能である。そのため、一旦記録した
映像信号４１をタイミング信号５２とともに再生すれ
ば、図１〜図４で説明した信号処理と同様な処理を行な
って高精細映像信号を生成することができる。

【０１１０】これを実現するために、ディジタル記録装
置５０からの再生信号を分離回路５３により、再生映像
信号５４と再生タイミング信号５５に分け、この信号を
画像信号処理５と同様な回路構成を有する画像信号処理
回路５０５に入力する。画像信号処理回路５０５は、画
像メモリ６，メモリ制御回路７，信号処理回路８，タイ
ミング制御回路１２と同様な機能を持つ、画像メモリ５
０６，メモリ制御回路５０７，信号処理回路５０８，タ
イミング制御回路５１２から構成される。

【０１１１】画像信号処理回路５０５は、再生タイミン
グ信号５５がタイミング処理回路５１２に入力される
と、例えば、図１０で説明したように、メモリ制御回路
５０７は、画像メモリＡ〜Ｄにおいて開口部３０〜３３
に対応した再生映像信号５４を取込む。その後、信号処
理回路５０８により、画像メモリ５０６からの画像信号
を合成手順に従って合成して、高精細映像信号８０１を
得る。

【０１１２】このようにして、ディジタル記録装置５０
により、高精細映像信号８１と同様な高精細映像信号８
０１を再生することができる。もちろん、忠実な記録再
生が可能ならば、記録装置はディジタルだけに限らず、
アナログ方式の記録装置でもよいことはいうまでもな
い。

【０１１３】また、本実施例の本質が、映像信号４１は
可変頂角プリズム２により微小に位置のずれた映像信号
であり、その映像信号をモニタに出力しても単に通常の
レンズで撮像した画像と何らかわりなく観賞できるが、
この映像信号を画像信号処理回路５または画像信号処理
回路５０５で処理することにより、さらに高精細な映像
信号である高精細映像信号８１または高精細映像信号８
０１を得ることができることにある。そのため、静止し
ている被写体のみならず、動いている被写体も手振れ補
正制御を施すことにより停止している状態に近づけるこ
とが可能であり、図１６の構成によりほとんどの被写体
に対して高精細映像信号を得ることが可能となってく
る。

【０１１４】〈第１２実施例〉図１７は、本発明の第１
２実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図７と同一番号を有する構成要素
は、図７と同一番号を有する構成要素と同一機能を有す
る。

【０１１５】本実施例のレンズ１は、ズーム作用を有す
るズーム用レンズ１０１の他に、ピント合わせを行なう
フォーカス用レンズ１０２を含み、また検出系として、
ズーム用レンズ１０１のズーム値を検出するズーム値検
出回路１３と、フォーカス用レンズ１０２の被写体距離
を検出するフォーカス値検出回路１４とが設けられてい
る。

【０１１６】図７の実施例において、レンズ１の視野角
はズーム値によって変化し、そのため、光軸移動制御用
のデータをズーム値により変更する必要があることを説
明した。このことは、ズーム用レンズ１０１を操作した
場合のみでなく、フォーカス用レンズ１０２を移動した
場合にも同様な視野角変化が生じる。これは、被写体距
離の変化だけでなく、レンズの配置関係が変わることに
よりレンズ自体の焦点距離が変化することが原因であ
り、例えば、ズームレンズにおいて、ワイドでピント位
置を距離環（通称、ヘリコイドと呼ばれる）等を用いて
回動させると、ピントのずれはほとんど無いにもかかわ
らず被写体の大きさが変動する、いわゆる画角変動が生
ずる現象により顕著にあらわれることが知られている。

【０１１７】従って、図１７の本実施例においては、図
７の実施例に加えて、すなわち、ズーム倍率の変化と共
に被写体距離の変化の場合の可変頂角プリズム２の移動
制御用データを求めて、これを移動量メモリ１０に収納
しておき、ズーム値検出回路１３とフォーカス値検出回
路１４との値に従って、移動量データを、移動量メモリ
１０から光軸移動回路９へ出力するようにしている。

【０１１８】この場合の移動量メモリ１０のデータの採
取の１例を図１８に示し、以下説明する。同図におい
て、横軸がズーム倍率、縦軸が視野角である。本例で
は、ズーム倍率がワイド，ミドル，テレの場合と、被写
体距離が無限，至近の場合のデータ採取ポイントを示し
ている。

【０１１９】以上の６つのポイントの可変頂角プリズム
２の制御用データを、図５，図６の実施例において説明
した方法と同様に採取し、移動量メモリ１０に収納すれ
ばよい。

【０１２０】採取用ポイント以外のレンズ位置の移動量
は、各ポイントのデータの内挿によって求めればよく、
必要に応じてさらに中間距離といったデータの採取ポイ
ントを増加すればよいことはいうまでもない。

【０１２１】なお、本実施例においては、ピント合わせ
はレンズ１の前部のレンズ、すなわち前玉を移動してフ
ォーカスを合わせる場合を示したが、もちろん、次の実
施例で示すように他のレンズを用いてもよい。

【０１２２】〈第１３実施例〉図１９は、本発明の第１
３実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図１７と同一番号を有する構成要
素は、図１７の同一番号を有する構成要素と同一機能を
有する。

【０１２３】本実施例のレンズ１は、ズーム作用を有す
る変倍用レンズ１０３と、ピント合わせを行なうレンズ
後部の、いわゆる後玉としてのフォーカス用リアレンズ
１０４とを含む。本実施例のレンズ１は図１７のものと
はその構成が異なるが、変倍系とピント調整系があるこ
とは同じであり、それらの値をズーム値検出回路１３と
フォーカス値検出回路１４とで検出し、値に応じた移動
量データをあらかじめ移動量メモリ１０に収納してお
き、光軸移動回路９に出力して高精度な光軸移動制御を
行なう。データの収集方法等は、図１８と同様であるの
で詳細は省略する。

【０１２４】以上の各実施例において、高精細な映像信
号を得る場合について述べてきたので、映像信号とし
て、通常は輝度信号を前提としているように考えられる
が、もちろん、カラー画像についても同様にメモリに収
納して画像信号処理を行なえば高精細画像を得られるこ
とはいうまでもない。たとえば、色信号として、Ｒ，
Ｇ，Ｂの画像信号を考え、これを各実施例において説明
してきたように映像信号としてそれぞれ処理すれば、高
精細のカラー映像信号が得られることは言うまでもな
い。また、映像信号を輝度信号と色信号として、同様に
処理しても高精細カラー映像信号が得られることは言う
までもなく、その場合、映像信号をベースバンド信号に
変換しても、あるいは、センサからの出力信号そのまま
としても、それらを合成処理して高精細映像信号を得ら
れることはもちろんである。

【０１２５】以上、カラー映像信号を高精細化するのに
は何ら制限が無いことを述べたが、高精細映像信号を最
も良く採取できるのは、ＣＣＤ３がモノクロセンサであ
る場合が最も高精細化が可能であることはいうまでもな
い。そこで、モノクロセンサを用いた場合のカラー化の
例を、次の実施例によって説明する。

【０１２６】〈第１４実施例〉図２０は、本発明の第１
４実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図１と同一番号を有する構成要素
は、図１の同一番号を有する構成要素と均等な機能を有
する。

【０１２７】図２０において、２０１は色フィルタであ
り、図２１に示すように、赤（Ｒ）の色フィルタ２０
２，緑（Ｇ）の色フィルタ２０３，青（Ｂ）の色フィル
タ２０４を持ち、これら各色の色フィルタ２０２〜２０
４が、ＣＣＤ３の光路上にそれぞれ択一的に挿入される
ように構成されている。

【０１２８】２００は色フィルタ２０１のフィルタ変更
装置であり、このフィルタ変更装置２００は、駆動装置
２０８，駆動回路２０６，動作検出部２０７，制御回路
２０５とからなっている。

【０１２９】本実施例では、各色フィルタ２０２〜２０
４毎に高精細用の映像信号を画像メモリ６に取込み、そ
の後、信号処理回路８によりカラーの高精細映像信号に
変換している。

【０１３０】そのため、各色フィルタ毎に、タイミング
制御回路１２のタイミング信号に合わせて、画像メモリ
６の画像メモリＡ〜Ｄへメモリ制御回路７により記録す
るが、１回の高精細用の画像信号の取り込みの度に、ど
の色フィルタを使用しているかタイミング制御回路１２
より色フィルタ変更装置２００が取込み、その信号に従
って、色フィルタ変更装置２００はＲ，Ｇ，Ｂの色フィ
ルタを変更する。そして、制御回路２０５は、タイミン
グ制御回路１２からの信号に従って、駆動回路２０６を
制御し、駆動装置２０８により色フィルタ２０１を駆動
する。その際、動作検出部２０７は光路内にどのフィル
タが挿入されているかを検出し、その検出出力を制御回
路２０５にフィードバックし、制御回路２０５がタイミ
ング制御回路１２からの出力に応じた色フィルタを光路
内に確実に挿入する。

【０１３１】このようにして色信号を生成するが、これ
以外にも種々の構成方法があることは言うまでもなく、
その例を、次の実施例によって説明する。

【０１３２】〈第１５実施例〉図２２は、本発明の第１
５実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図２０と同一番号を有する構成要
素は、図２０の同一番号の構成要素と同一機能を有す
る。

【０１３３】図２２において、１３４は色分解系であ
り、レンズ１からの入射光を例えばＲ，Ｇ，Ｂの色に分
解する。１３３，１３２，１３１は、色分解系１３４よ
り分解されたＲ，Ｇ，Ｂの結像画を光電変換するＣＣＤ
であり、各ＣＣＤの出力はカメラ回路４により信号処理
され、カラーの映像信号となる。

【０１３４】前述したように、高精細映像信号８１を生
成するためには、画像メモリ６には、輝度信号と色差色
信号、あるいは、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色信号、といったカラー
信号であれば、どのような信号でも高精細映像信号を生
成できるので詳細は省略する。

【０１３５】以上、高精細映像信号を可変頂角プリズム
２により光軸を移動して得る場合について述べてきた
が、他の実施方法があることは言うまでもなく、これを
次の実施例によって説明する。

【０１３６】〈第１６実施例〉図２３は、本発明の第１
６実施例に係る撮像装置の要部構成を示す図であり、同
図において、前記各図と同一番号の構成要素は、前記各
図の同一番号の構成要素と均等な作用を有する。

【０１３７】図２３において、１４０は可動ミラーで、
前記した各実施例の可変頂角プリズム２に代替されるも
のである。

【０１３８】図２４は可動ミラー１４０の構成を示す図
である。同図に示すように、可動ミラー１４０は垂直及
び水平方向に回動する構成となっており、アクチュエー
タ１１により駆動される。その結果、入射光は、垂直及
び水平方向に移動し、可変頂角プリズム２とほぼ同じ作
用を有させることが可能となる。

【０１３９】このような動作を行わせることにより、図
１〜図４において説明した方法と同様な処理によって、
高精細の映像信号を生成することが可能となる。

【０１４０】ここで、可動ミラー１４０の場合、結像さ
れる画像は鏡面の画像となるので、ＣＣＤにおいていわ
ゆるミラー読み出し等を行って正像に変更すればよいこ
とになる。

【０１４１】なお、光軸を変化させる手段としては、こ
れ以外にも、平行なガラス板を挿入し、その傾きを変え
ることにより光軸を移動させてもよい。

【０１４２】〈第１７実施例〉図２５は、本発明の第１
７実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図で
あり、同図において、図１と同一番号を有する構成要素
は、図１の同一番号を有する構成要素と均等な機能を有
する。

【０１４３】図２５において、１３５はカラーＣＣＤ撮
像素子、１３６はレンズ、４０１はカメラ回路である。

【０１４４】レンズ１３６から入射した光はＣＣＤ１３
５に入力され、カメラ回路４０１にてカラー撮像信号に
変換され、画像信号処理回路５に入力される。

【０１４５】本実施例では、カメラ回路４からはモノク
ロの映像信号が、カメラ回路４０１からはカラーの映像
信号がそれぞれ出力され、それらを合成して高精細なカ
ラー映像信号を生成するようにしている。

【０１４６】カメラ回路４０１からのカラー映像信号
は、画像メモリ６の蓄えられる。一方、カメラ回路４か
らの映像信号により、図１で説明したように高精細映像
信号を生成する。この高精細映像信号はモノクロである
ので、カラー映像信号の色信号を信号処理回路８により
合成して、カラーの高精細映像信号を生成する。

【０１４７】この生成の方法は種々あるが、例えば、レ
ンズ１３６とレンズ１を同一とし、ＣＣＤ１３５とＣＣ
Ｄ３との画素配列を同じとすれば、同一画像の映像信号
を得ることが可能であるので、ＣＣＤ３からの信号を輝
度信号に、ＣＣＤ１３５からの信号を映像信号にして、
高精細のカラー映像信号を生成すればよい。この場合、
カラー映像信号から低域のＲ，Ｇ，Ｂカラー映像信号を
生成した後、モノクロの映像信号の高域成分を重畳し
て、高精細のＲ，Ｇ，Ｂカラー映像信号を生成すること
等が可能であるが、詳細は省略する。

【０１４８】なお、レンズ１３６とレンズ１が異なる場
合、カメラ回路４０１のカラー映像信号とカメラ回路４
から生成される高精細映像信号の画角が異なる場合があ
るが、このときには、電子ズーム等の操作を行ない、色
の映像信号と、高精細のモノクロの映像信号を同一画角
としたのち、上述のカラー信号生成を実施すればよい。

【０１４９】本実施例の着眼点が、高精細映像信号とカ
ラー映像信号が同一被写体を含んでいるので、被写体の
色成分を抽出して、高精細映像信号に彩色する操作を行
ないさえすれば、ある程度の色再現のあるカラーの高精
細の映像信号を得ることができることにあり、そのため
の処理を画像信号処理回路５において実施すればよいこ
とになる。

【０１５０】もちろん、これは、図２２で示した撮像方
式において２板撮像方式とし、一方のセンサをモノク
ロ、他方のセンサをカラーとした場合も同様である。

【０１５１】〈第１８実施例〉図２６は、本発明の第１
８実施例に係る撮像装置の概略構成図である。同図にお
いて、４０２は、図２５のレンズ１３６，ＣＣＤ１３
５，カメラ回路４０１を含むカラーカメラであり、４０
３は、図１６のレンズ１，可変頂角プリズム２，ＣＣＤ
３，カメラ回路４，高精細制御回路１９を含む光軸移動
形高精細カメラであり、４０４は、カラーカメラ４０２
のカラー映像信号と、光軸移動形高精細カメラ４０３の
映像信号とタイミング信号を記録する記録装置である。

【０１５２】記録装置４０４は、図１６において示した
ディジタル記録装置５０と同様な記録装置であり、高精
細の映像信号を再生する。

【０１５３】本実施例においては、記録されたカラー映
像信号と、タイミング信号および映像信号が忠実に再生
できるので、図１６，図２５に示した合成方法により、
先ずタイミング信号と映像信号より高精細映像信号を生
成するとともに、カラー映像信号により高精細のカラー
映像信号を合成できる。合成方法は前述と同様なので詳
細は省略する。

【０１５４】〈第１９実施例〉図２７は、本発明の第１
９実施例に係る撮像システムの概要を示す構成図、図２
８は、図２７のシステムの外観図であり、図２７，図２
８において、図２６と同一の番号を有する構成要素は、
図２６の同一番号の構成要素と同一の機能を有する。

【０１５５】本実施例は、被写体として個人を識別する
ための指紋や掌紋を入力するためのものであり、本発明
の高精細入力装置によって忠実な指紋パターン等が入力
可能となる。

【０１５６】図２７，図２８において、４０５は三角プ
リズムであり、被写体と三角プリズム４０５の接触面の
パターンが指紋や掌紋のパターンと一致する採取部を構
成する。４０６は照明用光源であり、被写体の接触面を
照明するものであり、採取パターンは接触面の全反射を
利用して高コントラストを得るようになっている。

【０１５７】図２８に示すように、三角部プリズム４０
５の採取部は、筐体４０７の外面に現れており、筐体４
０７の外面上部のカラーカメラ４０２は、採取を受ける
被採取者等を撮影するために設置されている。

【０１５８】本実施例では、図２６の実施例と異なり、
被写体４０７には光軸移動形高精細カメラ４０３によっ
て高精細の撮影を行なうが、カラーカメラ４０２では全
体像を撮影し、採取現場を常に撮影することに特徴があ
るが（カメラ４０２，４０３の撮影対象が異なる）、カ
メラ４０２，４０３および記録装置４０４の構成そのも
のは図２６と同様である。

【０１５９】さらには、図２６の構成の応用例として、
図２５の実施例ではカラーカメラ４０２のレンズと光軸
移動形高精細カメラ４０３のレンズは同一又は異なって
もよいとして説明してきたが、これを積極的に異なら
せ、カラーカメラ４０２では被写体の全景を撮影し監視
用として使用してもよく、そのような場合でも、全景の
カラー画像が撮影できるため、高精細画像のカラー化を
図れることもいうまでもない。

【０１６０】なおこのような場合、光軸移動形高精細カ
メラ４０３の代わりに、スキャナータイプ等の高精細撮
像装置を設定してもよい。

【０１６１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、所
望する精細度よりも少ない画素数のＣＣＤで、所望の精
細度を実現することが出来る。したがって、画素数が小
さいことによりＣＣＤ素子が小さいもので済み、これに
よって光学系も小さいものに構成することが可能とな
る。よって、高精細画像を得られるシステムの小型化，
低価格化が可能となり、その産業的価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】図１中の可変頂角プリズムの動作説明図であ
る。

【図３】本発明の実施例において用いられるＣＣＤの受
光面の模式図と被写体像の１例、および撮影画像を示す
説明図である。

【図４】本発明の第１実施例において、被写体像を微動
させた場合のＣＣＤの受光面上での被写体像の動きと出
力画像とを示す説明図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２実施例による、移動量データの算
出手法などの説明図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図８】ズーム倍率と視野角との関係を示す特性図であ
る。

【図９】本発明の第４実施例に係る撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第５実施例に係る撮像装置による、
画像取込み・合成動作の説明図である。

【図１１】本発明の第６実施例に係る撮像装置による、
インターレース混合読み出しセンサの場合の画像取込み
動作のタイミング図である。

【図１２】本発明の第７実施例に係る撮像装置による、
インターレース１行読み出しセンサの場合の画像取込み
動作のタイミング図である。

【図１３】本発明の第８実施例に係る撮像装置による、
インターレース１行読み出しセンサの場合の画像取込み
動作のタイミング図である。

【図１４】本発明の第９実施例に係る撮像装置による、
ノンインターレース読み出しセンサの場合の画像取込み
動作のタイミング図である。

【図１５】本発明の第１０実施例に係る撮像装置によ
る、ノンインターレース読み出しセンサの場合の画像取
込み動作のタイミング図である。

【図１６】本発明の第１１実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図１７】本発明の第１２実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図１８】被写体距離の相違によるズーム倍率と視野角
との関係を示す特性図である。

【図１９】本発明の第１３実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２０】本発明の第１４実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２１】図２０中の色フィルタの構成を示す説明図で
ある。

【図２２】本発明の第１５実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２３】本発明の第１６実施例に係る撮像装置の要部
構成図である。

【図２４】図２３中の可動ミラーの構成を示す説明図で
ある。

【図２５】本発明の第１７実施例に係る撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２６】本発明の第１８実施例に係る撮像装置の概略
構成図である。

【図２７】本発明の第１９実施例に係る、指紋や掌紋を
入力するための撮像システムの概略構成図である。

【図２８】図２７の撮像システムの外観図である。

【符号の説明】

１レンズ２可変頂角プリズム３ＣＣＤ４カメラ回路５画像信号処理回路６画像メモリ７メモリ制御回路８信号処理回路９光軸移動回路１０移動量メモリ１１アクチュエータ１２タイミング制御回路１３ズーム値検出回路１４フォーカス値検出回路１５移動量調整回路１６振れ角検出回路１７手振れ補正制御回路１８ミックス回路１９高精細制御回路２０開口部２１遮光部２２仮想開口部３０開口部３１，３２，３３仮想開口部３５被写体像４１映像信号４２，４３撮影された画像５０ディジタル記録装置５１ミックス回路５２タイミング信号５３分離回路５４再生映像信号５５再生タイミング信号８１高精細映像信号１０１ズーム用レンズ１０２フォーカス用レンズ１０３変倍用レンズ１０４フォーカス用リアレンズ１３１，１３２，１３３ＣＣＤ１３４色分解系１３５ＣＣＤ１３６レンズ１４０可動ミラー２００色フィルタ変更装置２０１色フィルタ２０２赤（Ｒ）の色フィルタ２０３緑（Ｇ）の色フィルタ２０４青（Ｂ）の色フィルタ２０５制御回路２０６駆動回路２０７動作検出部２０８駆動装置４０１カメラ回路４０２カラーカメラ４０３光軸移動形高精細カメラ４０４記録装置４０５三角プリズム４０６照明用光源４０７筐体５０５画像信号処理回路５０６画像メモリ５０７メモリ制御回路５０８信号処理回路５１２タイミング制御回路８０１高精細映像信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上敏夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズと、該撮影レンズで結像した
画像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子で光電変換
された画像の信号を映像信号へと変換するカメラ回路
と、該カメラ回路から出力された映像信号を記憶する画
像メモリと、該画像メモリを制御するメモリ制御回路
と、前記画像メモリに記憶された複数枚の画像の信号か
ら所望の１枚の映像信号を作る信号処理回路とを具備し
た撮像装置であって、前記撮影レンズを含む撮影光学系に配置され、前記撮影
レンズによる画像の結像位置を、前記撮像素子における
光を受光する開口部から隣接する開口部までの間隔以下
に移動可能に構成された光学素子と、前記間隔以下に移動させる移動量データを収納する移動
量メモリと、前記光学素子を可動させるアクチュエータと、前記メモリ制御回路のタイミングを制御するタイミング
制御回路と、前記タイミング制御回路によってタイミングが制御さ
れ、前記光学素子による結像位置を前記アクチュエータ
によって変化させるための移動量データを前記移動量メ
モリから入力し、前記アクチュエータを制御する光軸移
動回路と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記撮影レンズのズーム値を検出するズーム値検出回路
を備え、前記ズーム値に応じた前記アクチュエータの駆動量のデ
ータを、前記移動量メモリに収納することを特徴とする
撮像装置。
【請求項３】請求項１または２記載において、前記撮影レンズの撮影距離を検出するフォーカス値検出
回路を備え、前記フォーカス値に応じた前記アクチュエータの移動量
のデータを、前記移動量メモリに収納することを特徴と
する撮像装置。
【請求項４】撮影レンズと、該撮影レンズで結像した
画像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子で光電変換
された画像の信号を映像信号へと変換するカメラ回路
と、該カメラ回路から出力された映像信号を記憶する画
像メモリと、該画像メモリを制御するメモリ制御回路
と、前記画像メモリに記憶された複数枚の画像の信号か
ら所望の１枚の映像信号を作る信号処理回路とを具備し
た撮像装置であって、前記撮影レンズを含む撮影光学系に配置され、前記撮像
素子の縦，横２次元方向に光軸を可変出来るような支持
構造で支持された反射鏡もしくは可動平行平板ガラスな
どの光軸可変光学素子と、前記撮影レンズによる画像の結像位置を、前記撮像素子
における光を受光する開口部から隣接する開口部までの
間隔以下に移動させる、移動データを収納する移動量メ
モリと、該光軸可変光学素子により前記光軸を変化させるアクチ
ュエータと、前記メモリ制御回路のタイミングを制御するタイミング
制御回路と、前記タイミング制御回路によってタイミングが制御さ
れ、前記光軸可変光学素子による結像位置を前記アクチ
ュエータによって変化させるための移動量データを前記
移動量メモリから入力し、前記アクチュエータを制御す
る光軸移動回路と、を備えることを特徴とする撮像装
置。
【請求項５】撮影レンズと、該撮影レンズで結像した
画像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子で光電変換
された画像の信号を映像信号へと変換するカメラ回路
と、該カメラ回路から出力された映像信号を記憶する画
像メモリと、該画像メモリを制御するメモリ制御回路
と、前記画像メモリに記憶された複数枚の画像の信号か
ら所望の１枚の映像信号を作る信号処理回路とを具備し
た撮像装置であって、前記撮影レンズを含む撮影光学系に配置され、前記撮影
レンズによる画像の結像位置を、前記撮像素子における
光を受光する開口部から隣接する開口部までの間隔以下
に移動可能に構成された光学素子と、前記間隔以下に移動させる移動量データを収納する移動
量メモリと、前記光学素子を可動させるアクチュエータと、前記メモリ制御回路のタイミングを制御するタイミング
制御回路と、該タイミング制御回路によってタイミングが制御され、
前記光学素子による結像位置を前記アクチュエータによ
って変化させるための移動量データを前記移動量メモリ
から入力し、前記アクチュエータを制御する光軸移動回
路と、前記移動量メモリ内の移動量データを計測し調整する動
作を開始する調整開始入力手段と、該調整開始入力手段からの信号により前記アクチュエー
タを駆動し、駆動した前記撮像素子より得た画像を前記
画像メモリから読み出して前記撮像素子上の移動量を検
出し、前記アクチュエータの駆動のための信号と前記撮
像素子上の移動量から前記移動データを計測し、その後
前記移動量メモリに収納する移動量調整回路と、を備え
ることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】撮影レンズと、該撮影レンズで結像した
画像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子で光電変換
された画像の信号を映像信号へと変換するカメラ回路
と、該カメラ回路から出力された映像信号を記憶する画
像メモリと、該画像メモリを制御するメモリ制御回路
と、前記画像メモリに記憶された複数枚の画像の信号か
ら所望の１枚の映像信号を作る信号処理回路とを具備し
た撮像装置であって、前記撮影レンズを含む撮影光学系に配置され、前記撮影
レンズによる画像の結像位置を、前記撮像素子における
光を受光する開口部から隣接する開口部までの間隔以下
に移動可能に構成された光学素子と、前記間隔以下に移動させる移動量データを収納する移動
量メモリと、前記光学素子を可動させるアクチュエータと、前記メモリ制御回路のタイミングを制御するタイミング
制御回路と、該タイミング制御回路によってタイミングが制御され、
前記光学素子による結像位置を前記アクチュエータによ
って変化させるための移動量データを前記移動量メモリ
から入力し、前記アクチュエータを駆動する光軸移動回
路と、手振れ等による撮像装置の振れ角を検出する振れ角検出
回路と、該振れ角検出回路の検出出力により、手振れ等の撮像装
置の振れを、前記光学素子の振れを打ち消す方向への駆
動制御によって補正する手振れ補正制御回路と、該手振れ補正制御回路と前記光軸移動回路とのアクチュ
エータ制御信号を加算して前記アクチュエータに伝える
ミックス回路と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】請求項１乃至６の何れか１つに記載にお
いて、映像信号の記録装置を備え、前記タイミング制御回路か
ら前記光学素子の駆動状態を示すタイミング信号を出力
させ、前記カメラ回路からの映像信号と共に前記タイミ
ング信号を前記記録装置に記録することを特徴とする撮
像装置。
【請求項８】請求項７記載において、記録した前記映像信号と前記タイミング信号を再生し、
再生映像信号と再生タイミング信号にする分離再生回路
と、該分離再生回路から出力された映像信号を記憶する画像
メモリと、前記再生タイミング信号に基づき前記画像メモリを制御
するメモリ制御回路と、前記画像メモリに記憶された複数枚の画像の信号から所
望の１枚の映像信号を作る信号処理回路と、を備えるこ
とを特徴とする撮像装置
【請求項９】請求項１乃至８の何れか１つに記載にお
いて、前記撮影レンズの光学系に複数枚の光学フィルターを配
置し、この複数枚の光学フィルターを駆動する駆動体を
前記タイミング制御回路によって駆動して、前記光学フ
ィルタを入れ替えて撮影を行い、撮影した画像を合成し
て映像とすることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】請求項１ないし８の何れか１つに記載
において、前記撮影レンズの光学系に色分解系を配置し、分光され
た色毎に撮像素子を設け、それぞれの撮像素子が撮影し
た画像を合成して映像とすることを特徴とする撮像装
置。
【請求項１１】請求項１乃至６の何れか１つ、あるい
は、請求項９または１０に記載においてカラー映像信号
を撮影するカラーカメラと、映像信号の記録装置とを備
え、前記カラーカメラの映像信号を前記記録装置に記録する
と共に、前記タイミング制御回路から前記光学素子の駆動状態を
示すタイミング信号を出力させ、前記カメラ回路からの
映像信号と共に前記タイミング信号を前記記録装置に記
録することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】請求項１乃至６の何れか１つに記載に
おいて、被写体の全景のカラー映像信号を撮影するカラーカメラ
を備えることを特徴とする撮像装置。