JPH0965221A - Imaging device - Google Patents
Imaging deviceInfo
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- JPH0965221A JPH0965221A JP7237855A JP23785595A JPH0965221A JP H0965221 A JPH0965221 A JP H0965221A JP 7237855 A JP7237855 A JP 7237855A JP 23785595 A JP23785595 A JP 23785595A JP H0965221 A JPH0965221 A JP H0965221A
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- Japan
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- optical path
- image pickup
- incident light
- polarization
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】簡易な構成で高解像度の撮像結果を得ることが
できる撮像装置を提案する。
【構成】画像シフトした撮像結果を合成して高解像度の
映像信号DR、DG、DBを出力する際に、2組の偏光
手段6、8及び複屈折手段7、9により画像をシフト
し、このとき1組の偏光手段6及び複屈折手段8による
シフト方向を垂直方向と水平方向とに設定する。
(57) [Summary] [Objective] To propose an imaging device capable of obtaining a high-resolution imaging result with a simple configuration. When the image-shifted image pickup results are combined and high-resolution video signals DR, DG, and DB are output, the image is shifted by two sets of polarization means 6 and 8 and birefringence means 7 and 9. At this time, the shift directions by the pair of polarization means 6 and birefringence means 8 are set to the vertical direction and the horizontal direction.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
特に色フィルタを配置して撮像素子を形成した撮像装置
において、画像シフトした撮像結果を合成して高解像度
の映像信号を出力する際に、2組の偏光手段及び複屈折
手段により画像をシフトし、このとき1組の偏光手段及
び複屈折手段によるシフト方向を垂直方向と水平方向と
に設定することにより、簡易な構成で高解像度の撮像結
果を出力することができるようにする。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an imaging device,
Particularly, in an image pickup apparatus in which a color filter is arranged to form an image pickup element, when combining the image pickup results of image shift and outputting a high resolution video signal, the image is shifted by two sets of polarization means and birefringence means. At this time, by setting the shift directions by the pair of the polarization means and the birefringence means to the vertical direction and the horizontal direction, it is possible to output a high-resolution imaging result with a simple configuration.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、静止画等の撮像装置においては、
光学素子の複屈折を利用して解像度を向上することによ
り、いわゆる3板式の撮像装置に比して高解像度の映像
信号を得ることができるように形成された単板式撮像装
置が提案されている(特開平7−15732号公報)。2. Description of the Related Art Conventionally, in image pickup devices for still images,
A single-plate image pickup device has been proposed which is formed so as to obtain a high-resolution video signal as compared with a so-called three-plate image pickup device by improving the resolution by utilizing birefringence of an optical element. (JP-A-7-15732).
【0003】すなわちこの撮像装置は、縦ストライプの
色フィルタを貼着した固体撮像素子により被写体を撮像
し、複屈折材でなる板状部材と、この板状部材に偏光面
を切り換えて入射光を射出する偏光手段とで画像シフト
手段を形成し、この画像シフト手段を3組光学系に介挿
する。さらにこの撮像装置は、これら3組の画像シフト
手段を駆動して、撮像面に形成される画像を順次垂直方
向、水平方向又は斜め方向にシフトさせ、これにより撮
像素子の各画素によるサンプリング点を順次変位させ
る。これによりこの撮像装置では、サンプリング点を変
位して得られる撮像結果を合成して高解像度の映像信号
を形成するようになされている。That is, in this image pickup device, an image of a subject is picked up by a solid-state image pickup device having a vertical stripe color filter attached thereto, and a plate-like member made of a birefringent material and a polarization plane are switched to the plate-like member to change incident light. An image shift means is formed by the outgoing polarization means, and the three image shift means are inserted in the optical system. Further, the image pickup device drives these three sets of image shift means to sequentially shift the image formed on the image pickup surface in the vertical direction, the horizontal direction, or the diagonal direction, whereby the sampling point by each pixel of the image pickup element is shifted. Displace sequentially. As a result, in this imaging device, the imaging results obtained by displacing the sampling points are combined to form a high-resolution video signal.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところでこの撮像装置
では、光学系にこの種の光学素子を3組配置する必要が
あり、その分光学系の構成が煩雑になり、またその分こ
れら光学素子の偏光手段についても制御が煩雑になる問
題があった。By the way, in this image pickup apparatus, it is necessary to dispose three sets of optical elements of this type in the optical system, which complicates the configuration of the optical system, and correspondingly, these optical elements have to be arranged. There is also a problem that the control of the polarizing means becomes complicated.
【0005】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、この種の撮像装置において、全体構成を簡略化する
ことができる撮像装置を提案しようとするものである。The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to propose an image pickup apparatus of this type, which can simplify the entire structure.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、それぞれ規定帯域の入射光を選択
的に受光するように形成された画素を水平方向及び垂直
方向に順次配列して形成された撮像素子と、入射光の偏
光面を切り換えて射出する第1の偏光手段と、この第1
の偏光手段より射出される入射光の偏光面に応じて、こ
の入射光の光路を切り換えて射出する第1の複屈折手段
と、この第1の複屈折手段より射出される入射光の偏光
面を切り換えて射出する第2の偏光手段と、この第2の
偏光手段より射出される入射光の偏光面に応じて、この
入射光の光路を切り換えて先の撮像素子の撮像面に射出
する第2の複屈折手段とを備えるようにする。さらに先
の第1又は第2の複屈折手段により切り換えられる光路
が、直進する仮想の入射光に対して、水平方向にシフト
させた第1の光路と、垂直方向にシフトさせた第2の光
路とでなり、先の第2又は第1の複屈折手段により切り
換えられる光路が、直進する仮想の入射光に対して、水
平方向にシフトさせた第3の光路と、直進する第4の光
路とでなるようにする。According to the present invention, in order to solve such a problem, pixels formed so as to selectively receive incident light in a prescribed band are formed by sequentially arranging them in a horizontal direction and a vertical direction. The image pickup device, a first polarization means for switching the plane of polarization of incident light, and emitting the light.
First birefringent means for switching the optical path of the incident light to be emitted according to the polarization plane of the incident light emitted from the polarizing means, and the polarization plane of the incident light emitted from the first birefringent means. A second polarization means for switching and emitting the light and a polarization plane of the incident light emitted from the second polarization means. The optical path of the incident light is switched and the light is emitted to the imaging surface of the preceding image sensor. 2 birefringent means. Further, the optical path switched by the first or second birefringent means further has a first optical path which is shifted in the horizontal direction and a second optical path which is shifted in the vertical direction with respect to the virtual incident light that travels straight. And the optical path switched by the second or first birefringent means is a third optical path horizontally shifted with respect to the virtual incident light that travels straight, and a fourth optical path that travels straight. So that
【0007】このとき先の撮像素子が、規定の水平画素
ピッチ及び垂直画素ピッチでマトリックス状の画素配列
を有する撮像面に、縦ストライプ状の色フィルタを配置
することにより、それぞれ規定帯域の入射光を選択的に
受光するように形成された画素を、水平方向及び垂直方
向にそれぞれ3水平画素ピッチ及び1垂直画素ピッチの
繰り返しで順次配列して形成された撮像素子でなるよう
にする。この撮像素子に対して先の第1の光路における
シフト量が、水平方向、正側又は負側に、3/4水平画
素ピッチでなり、先の第2の光路におけるシフト量が、
垂直方向、正側又は負側に、1/2垂直画素ピッチでな
り、先の第3の光路におけるシフト量が、先の第1の光
路によるシフト方向とは逆方向に、3/2水平画素ピッ
チでなるように設定する。At this time, the preceding image pickup device arranges a vertical stripe-shaped color filter on the image pickup surface having a matrix-shaped pixel array with a specified horizontal pixel pitch and a vertical pixel pitch, whereby incident light in each specified band is obtained. The pixels formed so as to selectively receive light are sequentially arranged in the horizontal direction and the vertical direction at a repetition of 3 horizontal pixel pitches and 1 vertical pixel pitch, respectively, to form an image sensor. With respect to this image sensor, the shift amount in the first optical path is 3/4 horizontal pixel pitch in the horizontal direction, the positive side, or the negative side, and the shift amount in the second optical path is
It has a 1/2 vertical pixel pitch in the vertical direction, the positive side or the negative side, and the shift amount in the third optical path is 3/2 horizontal pixels in the opposite direction to the shift direction in the first optical path. Set to be pitch.
【0008】またこれに加えて、先の第1及び第2の偏
光手段を駆動する駆動手段と、撮像素子の出力信号を合
成して出力する画像合成手段とを有し、この駆動手段
が、4周期単位で、順次循環的に、第1の光路による入
射光が第3の光路により撮像素子に集光され、第1の光
路による入射光が第4の光路により撮像素子に集光さ
れ、第2の光路による入射光が第3の光路により撮像素
子に集光され、第2の光路による入射光が第4の光路に
より撮像素子に集光されるように、第1及び第2の偏光
手段を駆動する。さらにこれに連動して、画像合成手段
が、この4周期を単位にして得られる撮像素子の出力信
号を合成して撮像結果を出力する。In addition to this, there is provided driving means for driving the first and second polarizing means, and image synthesizing means for synthesizing and outputting the output signals of the image pickup device. Incident light from the first optical path is condensed on the image sensor by the third optical path, and incident light by the first optical path is condensed on the image sensor by the fourth optical path in a cycle of 4 cycles. The first and second polarizations are arranged so that the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the third optical path and the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the fourth optical path. Drive means. Further, in conjunction with this, the image synthesizing means synthesizes the output signals of the image pickup device obtained in units of these four cycles and outputs the image pickup result.
【0009】さらに、それぞれ規定帯域の入射光を選択
的に受光するように形成された画素を水平方向及び垂直
方向に順次配列して形成された撮像素子と、入射光の偏
光面を切り換えて射出する第1の偏光手段と、この第1
の偏光手段より射出される入射光の偏光面に応じて、こ
の入射光の光路を切り換えて射出する第1の複屈折手段
と、この第1の複屈折手段より射出される入射光の偏光
面を切り換えて射出する第2の偏光手段と、この第2の
偏光手段より射出される入射光の偏光面に応じて、この
入射光の光路を切り換えて撮像素子の撮像面に射出する
第2の複屈折手段とを備えるようにする。さらにこの撮
像素子が、規定の水平画素ピッチ及び垂直画素ピッチで
マトリックス状の画素配列を有する撮像面に、市松模様
状の色フィルタを配置することにより、それぞれ規定帯
域の入射光を選択的に受光するように形成された画素
を、水平方向及び垂直方向にそれぞれ2水平画素ピッチ
及び2垂直画素ピッチで順次繰り返し配列して形成され
た撮像素子でなるようにし、これに対応して第1の複屈
折手段により切り換えられる光路が、直進する入射光に
対して、水平方向又は垂直方向に1水平画素ピッチ又は
1垂直画素ピッチだけシフトされた第1の光路と、直進
する第2の光路とでなり、第2の複屈折手段により切り
換えられる光路が、直進する入射光に対して、垂直方向
又は水平方向に1垂直画素ピッチ又は1水平画素ピッチ
だけシフトされた第3の光路と、直進する第4の光路と
でなるようにする。Further, an image pickup element formed by sequentially arranging pixels formed so as to selectively receive incident light in a specified band in a horizontal direction and a vertical direction, and the polarization plane of the incident light is switched to be emitted. And a first polarization means for
First birefringent means for switching the optical path of the incident light to be emitted according to the polarization plane of the incident light emitted from the polarizing means, and the polarization plane of the incident light emitted from the first birefringent means. The second polarization means for switching and outputting the light and the second polarization means for switching the optical path of the incident light according to the polarization plane of the incident light emitted from the second polarization means and emitting the light on the imaging surface of the image sensor. And a birefringent means. Furthermore, this image pickup device has a checkerboard-like color filter arranged on the image pickup surface having a matrix of pixel arrays at a specified horizontal pixel pitch and vertical pixel pitch, thereby selectively receiving incident light in a specified band. The pixels formed as described above are sequentially and repeatedly arranged in the horizontal direction and the vertical direction at the two horizontal pixel pitches and the two vertical pixel pitches, respectively. The optical path switched by the refracting means is composed of a first optical path that is shifted by one horizontal pixel pitch or one vertical pixel pitch in the horizontal or vertical direction with respect to incident light that travels straight, and a second optical path that travels straight. , The optical path switched by the second birefringence means shifts by 1 vertical pixel pitch or 1 horizontal pixel pitch in the vertical or horizontal direction with respect to the incident light traveling straight. A third optical path which is collected by, set to be in a fourth light path straight.
【0010】またこのとき、先の第1及び第2の偏光手
段を駆動する駆動手段と、先の撮像素子の出力信号を合
成して出力する画像合成手段とを有し、この駆動手段
が、4周期単位で、順次循環的に、第1の光路による入
射光が第3の光路により撮像素子に集光され、第1の光
路による入射光が第4の光路により撮像素子に集光さ
れ、第2の光路による入射光が第3の光路により撮像素
子に集光され、第2の光路による入射光が第4の光路に
より前記撮像素子に集光されるように、先の第1及び第
2の偏光手段を駆動する。これに連動して画像合成手段
が、この4周期を単位にして得られる撮像素子の出力信
号を合成して撮像結果を出力し、該合成の際に、この4
周期の間で重複してサンプリングされたサンプリング点
について、信号レベルを補正して出力する。Further, at this time, there is provided a driving means for driving the first and second polarizing means, and an image synthesizing means for synthesizing and outputting the output signals of the image pickup element, and the driving means, Incident light from the first optical path is condensed on the image sensor by the third optical path, and incident light by the first optical path is condensed on the image sensor by the fourth optical path in a cycle of 4 cycles. In order that the incident light from the second optical path is focused on the image sensor by the third optical path and the incident light from the second optical path is focused on the image sensor by the fourth optical path, the first and the first The second polarizing means is driven. In conjunction with this, the image synthesizing means synthesizes the output signals of the image pickup device obtained in units of these four cycles, and outputs the image pickup result.
The signal level is corrected and output for sampling points that are sampled redundantly during the cycle.
【0011】これらの手段により、第1又は第2の複屈
折手段により切り換えられる光路が、直進する仮想の入
射光に対して、水平方向にシフトさせた第1の光路と、
垂直方向にシフトさせた第2の光路とでなるようにすれ
ば、第1の偏光手段及び複屈折手段と、第2の偏光手段
及び複屈折手段とにより、それぞれ垂直方向、水平方向
にだけ画像をシフトさせる3組の偏光手段及び複屈折手
段の組み合わせに係る位置に、光路をシフトさせること
ができる。By these means, the optical path switched by the first or second birefringent means is a first optical path in which the virtual incident light traveling straight is horizontally shifted.
With the second optical path shifted in the vertical direction, the first polarization means and the birefringence means, and the second polarization means and the birefringence means respectively provide an image only in the vertical direction and the horizontal direction. The optical path can be shifted to a position related to the combination of the three sets of the polarizing means and the birefringent means for shifting.
【0012】このとき先の撮像素子が、規定帯域の入射
光を選択的に受光するように形成された画素を、水平方
向及び垂直方向にそれぞれ3水平画素ピッチ及び1垂直
画素ピッチの繰り返しで順次配列して形成された撮像素
子でなる場合に、先の第1の光路におけるシフト量が、
水平方向、正側又は負側に、3/4水平画素ピッチでな
り、先の第2の光路におけるシフト量が、垂直方向、正
側又は負側に、1/2垂直画素ピッチでなり、先の第3
の光路におけるシフト量が、先の第1の光路によるシフ
ト方向とは逆方向に、3/2水平画素ピッチでなるよう
に設定すれば、直進する仮想の入射光の集光位置に近接
して各光路による集光位置を設定でき、また各色の画素
によるサンプリング点を水平方向及び垂直方向にそれぞ
れ2倍に設定することができる。At this time, the above image pickup device sequentially arranges the pixels formed so as to selectively receive the incident light in the specified band in the horizontal direction and the vertical direction at the repetition of 3 horizontal pixel pitches and 1 vertical pixel pitch, respectively. When the image pickup elements are arranged and formed, the shift amount in the first optical path is
The horizontal direction, the positive side or the negative side is 3/4 horizontal pixel pitch, and the shift amount in the second optical path is the vertical direction, the positive side or the negative side is ½ vertical pixel pitch. The third
If the amount of shift in the optical path is set to 3/2 horizontal pixel pitch in the direction opposite to the shift direction of the first optical path, the position is close to the condensing position of the virtual incident light that travels straight. It is possible to set the condensing position by each optical path, and to double the sampling points for each color pixel in the horizontal and vertical directions.
【0013】またこのとき、駆動手段が、4周期単位
で、順次循環的に、第1〜第4の光路を切り換えるよう
に、第1及び第2の偏光手段を駆動し、これに連動し
て、画像合成手段が、この4周期を単位にして得られる
撮像素子の出力信号を合成して撮像結果を出力すれば、
水平方向及び垂直方向にそれぞれ2倍に増加したサンプ
リング点により撮像結果の解像度を向上して出力するこ
とができる。At this time, the driving means drives the first and second polarizing means so as to sequentially and cyclically switch the first to fourth optical paths in units of four cycles, and in conjunction with this, the driving means. If the image synthesizing means synthesizes the output signals of the image pickup device obtained in units of these 4 cycles and outputs the image pickup result,
The sampling points that are doubled in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, can improve the resolution of the imaging result and output it.
【0014】また類似の構成において、撮像素子が、市
松模様状の色フィルタを配置し、それぞれ規定帯域の入
射光を選択的に受光するように形成された画素を、水平
方向及び垂直方向にそれぞれ2水平画素ピッチ及び2垂
直画素ピッチで順次繰り返し配列して形成された撮像素
子でなる場合に、これに対応して第1の複屈折手段によ
り切り換えられる光路が、直進する入射光に対して、水
平方向又は垂直方向に1水平画素ピッチ又は1垂直画素
ピッチだけシフトされた第1の光路と、直進する第2の
光路とでなり、第2の複屈折手段により切り換えられる
光路が、直進する入射光に対して、垂直方向又は水平方
向に1垂直画素ピッチ又は1水平画素ピッチだけシフト
された第3の光路と、直進する第4の光路とでなるよう
にすれば、この水平方向及び垂直方向にそれぞれ2水平
画素ピッチ及び2垂直画素ピッチで繰り返されてなる配
列の中間に新たにサンプリング点を設定することがで
き、各画素において隣接する画素におけるサンプリング
点を併せてサンプリングすることができる。In a similar configuration, the image sensor is arranged with a checkerboard-like color filter, and pixels formed so as to selectively receive incident light in a prescribed band are arranged in the horizontal and vertical directions, respectively. In the case of an image sensor formed by repeatedly arranging sequentially with two horizontal pixel pitches and two vertical pixel pitches, the optical path switched by the first birefringent means corresponding to this is The first optical path shifted by one horizontal pixel pitch or one vertical pixel pitch in the horizontal direction or the vertical direction and the second optical path that goes straight, and the optical path that is switched by the second birefringent means is a straight entrance. If the third optical path shifted by one vertical pixel pitch or one horizontal pixel pitch in the vertical direction or the horizontal direction with respect to the light and the fourth optical path traveling straight are used, the water Sampling points can be newly set in the middle of an array formed by repeating two horizontal pixel pitches and two vertical pixel pitches in the vertical and vertical directions, respectively, and sampling points of adjacent pixels in each pixel can be sampled together. You can
【0015】またこのとき、駆動手段が、4周期単位
で、順次循環的に、第1〜第4の光路を切り換えるよう
に、第1及び第2の偏光手段を駆動し、これに連動して
画像合成手段が、この4周期を単位にして得られる撮像
素子の出力信号を合成して撮像結果を出力すれば、新た
に設定したサンプリング点による撮像結果から高解像度
の撮像結果を得ることができ、このときこの4周期の間
で重複してサンプリングされたサンプリング点につい
て、信号レベルを補正すれば、種々の配列による撮像素
子に適用して高解像度の撮像結果を得ることができる。Further, at this time, the driving means drives the first and second polarizing means so as to sequentially and cyclically switch the first to fourth optical paths in units of four cycles, and in conjunction therewith. If the image synthesizing means synthesizes the output signals of the image pickup device obtained in units of these four cycles and outputs the image pickup result, a high resolution image pickup result can be obtained from the image pickup result at the newly set sampling point. At this time, if the signal level is corrected for the sampling points that are sampled redundantly during the four cycles, it is possible to obtain a high-resolution image pickup result by applying the image pickup element having various arrangements.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0017】(1−1)第1の実施の形態の構成 図1は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図である。この撮像装置1では、レンズ2よ
り得られる入射光をCCD固体撮像素子3により撮像
し、その撮像結果より高解像度の映像信号(輝度データ
DY、色データDR、DG、DBでなる)を生成して出
力する。なおこの実施の形態では、水平及び垂直方向を
それぞれ通常の2次元座標系で表されるX−Y座標系で
表現する。従ってCCD固体撮像素子3の撮像面を光学
系側より見たとき、水平走査方向はX方向正側に、垂直
走査方向はY方向負側にて表される。(1-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention. In this image pickup apparatus 1, the incident light obtained from the lens 2 is picked up by the CCD solid-state image pickup element 3, and a high-resolution video signal (consisting of luminance data DY, color data DR, DG, and DB) is generated from the picked-up result. Output. In this embodiment, the horizontal and vertical directions are each represented by an XY coordinate system represented by a normal two-dimensional coordinate system. Therefore, when the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device 3 is viewed from the optical system side, the horizontal scanning direction is represented by the X direction positive side and the vertical scanning direction is represented by the Y direction negative side.
【0018】ここでこのCCD固体撮像素子3は、水平
方向及び垂直方向の画素ピッチが間隔Lに設定され、縦
ストライプ状の色フィルタを撮像面に貼着して形成され
る。これによりCCD固体撮像素子3は、図2に示すよ
うに、緑色G、赤色R、青色Bの画素が、水平方向に順
次循環的に画素ピッチLで連続し、同一パターンの配列
が3画素ピッチ3Lで繰り返されるようになされてい
る。また垂直方向については、画素ピッチLで順次同一
配列が繰り返されるようになされている。Here, the CCD solid-state image pickup device 3 has a pixel pitch in the horizontal and vertical directions set to an interval L, and is formed by adhering a color filter in the form of vertical stripes to the image pickup surface. As a result, in the CCD solid-state image sensor 3, as shown in FIG. 2, green G, red R, and blue B pixels are continuously circulated in the horizontal direction at a pixel pitch L, and an array of the same pattern has a 3 pixel pitch. It is designed to be repeated at 3L. In the vertical direction, the same arrangement is repeated at the pixel pitch L.
【0019】このレンズ2及びCCD固体撮像素子3間
において、偏光フィルタ4は、レンズ2の射出光からX
偏光成分を透過して射出し、続く赤外線カットフィルタ
5は、この偏光フィルタ4の射出光より赤外線を除去し
て射出する。Between the lens 2 and the CCD solid-state image pickup device 3, the polarization filter 4 receives X rays from the light emitted from the lens 2.
The polarized light component is transmitted and emitted, and then the infrared cut filter 5 removes infrared light from the emitted light of the polarized filter 4 and emits it.
【0020】続く液晶板6は、例えばねじれネマステッ
ク型でなり、駆動信号e1に応動して、入射光の偏光面
をそのまま保持して(すなわちX偏光により)射出し、
また入射光の偏光面を90度回転させて(すなわちY偏
光より)射出し、これにより駆動信号e1に応動して、
続く複屈折板7に対して射出光の偏光面を切り換えて射
出する。The subsequent liquid crystal plate 6 is of, for example, a twisted nematic type, and in response to the drive signal e1, the plane of polarization of the incident light is held as it is (that is, by X-polarized light) and emitted.
In addition, the plane of polarization of the incident light is rotated by 90 degrees (that is, from the Y-polarized light) and emitted, and in response to the drive signal e1,
The polarization plane of the emitted light is switched and emitted to the subsequent birefringent plate 7.
【0021】複屈折板7は、複屈折材料でなる例えば水
晶を、光学軸に対してそれぞれ規定角度、規定厚さで板
状に加工して1組の板状部材を形成し、この板状部材を
貼り合わせて形成され、液晶板6より入射する入射光が
X偏光により入射するとき、X方向に光路を変えて射出
するのに対し、この入射光がY偏光により入射すると
き、Y方向に光路を変えて射出する。ここでX方向につ
いて、この光路の変化量は、CCD固体撮像素子の撮像
面において、3/4画素ピッチ3L/4になるように選
定されている。またY方向について、この光路の変化量
は、CCD固体撮像素子3の撮像面において、1/2画
素ピッチL/2に選定されている。これにより複屈折板
7は、X方向については、CCD固体撮像素子3の同一
配列パターンの繰り返しピッチ3Lの1/4だけ光路を
シフトさせ、Y方向については、CCD固体撮像素子3
の同一配列パターンの繰り返しピッチLの1/2だけ光
路をシフトさせるようになされている。The birefringent plate 7 is made of a birefringent material, for example, crystal, which is processed into a plate shape at a specified angle and a specified thickness with respect to the optical axis to form a set of plate-shaped members. When the incident light incident from the liquid crystal plate 6 formed by laminating members is incident by X-polarized light, the optical path is changed to the X direction and emitted, whereas when the incident light is incident by Y-polarized light, the Y direction is incident. The optical path is changed to and is emitted. Here, with respect to the X direction, the change amount of this optical path is selected to be 3/4 pixel pitch 3L / 4 on the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device. In the Y direction, the change amount of the optical path is selected to be 1/2 pixel pitch L / 2 on the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device 3. Thereby, the birefringent plate 7 shifts the optical path in the X direction by ¼ of the repeating pitch 3L of the same array pattern of the CCD solid-state image sensor 3, and in the Y direction, the CCD solid-state image sensor 3.
The optical path is shifted by ½ of the repetition pitch L of the same arrangement pattern.
【0022】続く液晶板8は、同様にねじれネマステッ
ク型でなり、駆動信号e2に応動して、入射光の偏光面
をそのまま保持して射出し、また入射光の偏光面を90
度回転させて射出し、これにより駆動信号e2に応動し
て、続く複屈折板9に対して射出光の偏光面を切り換え
て射出する。The subsequent liquid crystal plate 8 is also of the twisted nematic type, and in response to the drive signal e2, the plane of polarization of the incident light is held and emitted as it is, and the plane of polarization of the incident light is set to 90.
The light is rotated and emitted, and in response to the drive signal e2, the plane of polarization of the emitted light is switched and emitted to the subsequent birefringent plate 9.
【0023】複屈折板9は、同様に、複屈折材料でなる
例えば水晶を、光学軸に対して規定角度、規定厚さで板
状に加工して形成され、X偏光の入射光については、X
方向負側に光路を変えて射出するのに対し、Y偏光の入
射光については、光路を変えずにそのまま射出する。こ
こでこの光路の変化量は、CCD固体撮像素子3の撮像
面において、3/2画素ピッチ3L/2に選定されるよ
うになされている。これにより複屈折板9は、X偏光の
入射光について、CCD固体撮像素子3の同一配列パタ
ーンの繰り返しピッチ3Lの1/2だけX方向にシフト
変位させるようになされている。Similarly, the birefringent plate 9 is formed by processing, for example, a crystal made of a birefringent material into a plate shape at a specified angle and a specified thickness with respect to the optical axis, and for X-polarized incident light, X
The optical path is changed to the negative side and emitted, whereas the Y-polarized incident light is emitted without changing the optical path. Here, the change amount of the optical path is selected to be 3/2 pixel pitch 3L / 2 on the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device 3. As a result, the birefringent plate 9 shifts the X-polarized incident light in the X direction by ½ of the repeating pitch 3L of the same array pattern of the CCD solid-state image sensor 3.
【0024】これにより図3に示すように、液晶板6及
び8において偏光面が回転しない状態と回転する状態と
を駆動信号e1及びe2によりそれぞれ論理「1」及び
「0」で表して、この実施の形態の場合、駆動信号e1
及びe2の組み合わせにより4つのモードM1〜M4を
形成し、各モードM1〜M4でそれぞれCCD固体撮像
素子3の撮像面に形成される画像がシフトするようにな
されている。なおこの図3において、記号Sh及びSv
は、複屈折板7による水平方向及び垂直方向の変位を、
記号Hhは、複屈折板9による水平方向の変位を表す。As a result, as shown in FIG. 3, the states in which the planes of polarization of the liquid crystal plates 6 and 8 are not rotated and the states where they are rotated are represented by logic "1" and "0" by the drive signals e1 and e2, respectively. In the case of the embodiment, the drive signal e1
And e2 are combined to form four modes M1 to M4, and the images formed on the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device 3 are shifted in each of the modes M1 to M4. In FIG. 3, symbols Sh and Sv are used.
Is the displacement in the horizontal and vertical directions by the birefringent plate 7,
The symbol Hh represents the displacement in the horizontal direction by the birefringent plate 9.
【0025】このシフト関係を詳細に説明すると、図4
に示すように、液晶板6からX偏光で射出される入射光
のうち、液晶板8で偏光面の変化を受けない入射光は、
第1のモードM1によりX方向に3/4画素ピッチ3L
/4だけシフトして撮像面に集光される。また液晶板6
からX偏光で射出される入射光のうち、液晶板8で偏光
面の変化を受けた入射光は、第2のモードM2によりX
方向に3/4画素ピッチ3L/4だけシフトした後、さ
らにX方向に−3/2画素ピッチ−3L/2だけシフト
し、これにより−X方向に3/4画素ピッチ3L/4だ
けシフトして撮像面に集光される。The shift relationship will be described in detail with reference to FIG.
As shown in, the incident light that is emitted from the liquid crystal plate 6 as X-polarized light and whose polarization plane is not changed by the liquid crystal plate 8 is
3/4 pixel pitch 3L in the X direction by the first mode M1
It is shifted by / 4 and focused on the imaging surface. Also, the liquid crystal plate 6
Of the incident light emitted as X-polarized light from the incident light, the incident light whose polarization plane has been changed by the liquid crystal plate 8 is X-rayed by the second mode M2.
Direction is shifted by 3/4 pixel pitch 3L / 4, and then further shifted in the X direction by -3/2 pixel pitch -3L / 2, which results in shifting in the -X direction by 3/4 pixel pitch 3L / 4. Is focused on the imaging surface.
【0026】これに対して液晶板6からY偏光で射出さ
れる入射光のうち、液晶板8で偏光面の変化を受けない
入射光は、第3のモードM3によりY方向に1/2画素
ピッチL/2だけシフトして撮像面に集光される。また
液晶板6からY偏光で射出される入射光のうち、液晶板
8で偏光面の変化を受けた入射光は、第4のモードM4
によりY方向に1/2画素ピッチL/2だけシフトした
後、さらにX方向に−3/2画素ピッチ−3L/2だけ
シフトして撮像面に集光される。On the other hand, of the incident light emitted from the liquid crystal plate 6 as Y-polarized light, the incident light whose polarization plane is not changed by the liquid crystal plate 8 is ½ pixel in the Y direction due to the third mode M3. It is shifted by the pitch L / 2 and focused on the imaging surface. Further, among the incident light emitted from the liquid crystal plate 6 as Y-polarized light, the incident light whose polarization plane has been changed by the liquid crystal plate 8 is the fourth mode M4.
Thus, after being shifted by a 1/2 pixel pitch L / 2 in the Y direction, it is further shifted by a −3/2 pixel pitch −3L / 2 in the X direction and condensed on the imaging surface.
【0027】これにより図5に緑色の画素を基準にし
て、各画素によるサンプリング点を示すように、第1及
び第2のモードM1及びM2においては、各画素による
サンプリング点が、それぞれX方向負側及び正側に3/
4画素ピッチ3L/4だけ移動するのに対し、第3及び
第4のモードM3及びM4において、この第1及び第2
のモードM1及びM2におけるサンプリング点からそれ
ぞれY方向負側に1/2画素ピッチL/2、X方向正側
に3/4画素ピッチ3L/4移動するようになされてい
る。As a result, as shown in FIG. 5 with the green pixel as a reference, the sampling point by each pixel is shown. In the first and second modes M1 and M2, the sampling point by each pixel is negative in the X direction. 3 / on the positive and positive sides
In the third and fourth modes M3 and M4, the first and second pixels are moved by 4 pixel pitch 3L / 4.
From the sampling points in the modes M1 and M2, the pixel pitch L / 2 is shifted to the negative side in the Y direction and the pitch 3/4 pixel is shifted to 3/4 from the sampling point in the positive direction in the X direction.
【0028】これによりこの実施の形態では、CCD固
体撮像素子3により、水平方向について、配列パターン
の繰り返しピッチ3Lを4等分したサンプリング点によ
り被写体を撮像できるように形成され、また垂直方向に
ついては、配列パターンの繰り返しピッチLを2等分し
たサンプリング点により被写体を撮像できるように形成
されている。これにより撮像装置1では、これらモード
M1〜M4による撮像結果を合成して高解像度の映像信
号を生成できるようになされている。As a result, in this embodiment, the CCD solid-state image sensor 3 is formed so that the subject can be imaged at the sampling points obtained by dividing the repeating pitch 3L of the array pattern into four equal parts in the horizontal direction, and in the vertical direction. The sampling pitch is obtained by dividing the repeating pitch L of the array pattern into two equal parts so that the subject can be imaged. As a result, in the image pickup apparatus 1, the image pickup results in these modes M1 to M4 can be combined to generate a high-resolution video signal.
【0029】かくするにつきこの実施の形態の場合、複
屈折板7で、X方向及びY方向に入射光の光路を切り換
えたことにより、2組の画像シフト手段によりこの4つ
のモードM1〜M4を形成することができ、その分全体
構成を簡略化することができる。また垂直方向の画素間
に、さらには水平方向について1画素ピッチより短いピ
ッチによりサンプリング点を設定でき、これにより同一
画素ピッチの撮像素子を用いた3板式の撮像装置に比し
ても、高い解像度を得ることができる。Thus, in the case of this embodiment, the birefringent plate 7 switches the optical path of the incident light in the X direction and the Y direction so that the four modes M1 to M4 are changed by the two sets of image shift means. It can be formed, and the entire structure can be simplified accordingly. In addition, sampling points can be set between pixels in the vertical direction and at a pitch shorter than one pixel pitch in the horizontal direction, which allows a higher resolution than a three-plate type image pickup device using image pickup elements having the same pixel pitch. Can be obtained.
【0030】なお各モードM1〜M4におけるサンプリ
ング点の相対的な位置関係は、複屈折板9によるX方向
の光路の変位を複屈折板7によるX方向の光路の変位と
同一方向に設定しても、この実施の形態と同一に設定す
ることができる。ところがこの場合、図6に示すよう
に、何ら画像シフトしない場合の原点Oより各モードM
1〜M4における画像シフト量が大きくなる。従ってこ
の場合において、液晶板6、8の偏向面切り換えが理想
的でなく、漏れ分を含む場合、撮像結果の周波数特性が
低下することになる。これによりこの実施の形態では、
複屈折板7によりX方向の変位を打ち消すように複屈折
板9による変位方向を設定し、原点Oを中心にして画像
がシフトするように各モードM1〜M4を設定し、これ
により周波数特性の劣化を有効に回避するようになされ
ている。The relative positional relationship between the sampling points in each of the modes M1 to M4 is such that the displacement of the optical path in the X direction by the birefringent plate 9 is set in the same direction as the displacement of the optical path in the X direction by the birefringent plate 7. Can be set the same as in this embodiment. However, in this case, as shown in FIG. 6, each mode M from the origin O when the image is not shifted at all.
The image shift amount in 1 to M4 becomes large. Therefore, in this case, if the switching of the deflecting surfaces of the liquid crystal plates 6 and 8 is not ideal and a leak component is included, the frequency characteristic of the image pickup result is deteriorated. Thus, in this embodiment,
The displacement direction by the birefringent plate 9 is set so as to cancel the displacement in the X direction by the birefringent plate 7, and each mode M1 to M4 is set so that the image shifts about the origin O. It is designed to effectively avoid deterioration.
【0031】タイミングジェネレータ(TG)11(図
1)は、この撮像装置1の動作に必要な各種タイミング
信号を生成して出力する。さらにタイミングジェネレー
タ11は、図7に示すように、フィールド周期で信号レ
ベルが切り換わるフィールドシンクFD(図7(A))
を基準にして、2フィールド周期で駆動信号e1及びe
2(図7(B)及び(C))の信号レベルを切り換え、
これにより第1〜第4のモードM1〜M4(図7
(D))を順次循環的に形成する。The timing generator (TG) 11 (FIG. 1) generates and outputs various timing signals necessary for the operation of the image pickup apparatus 1. Further, the timing generator 11 is, as shown in FIG. 7, a field sync FD in which the signal level is switched in the field cycle (FIG. 7 (A)).
With reference to the drive signals e1 and e at a 2-field cycle.
2 (FIGS. 7 (B) and (C)) are switched,
As a result, the first to fourth modes M1 to M4 (see FIG.
(D)) are sequentially and cyclically formed.
【0032】さらにタイミングジェネレータ11は、オ
ペレータの操作に応動してこの撮像装置1の動作を制御
するシステム制御回路により動作を切り換え、この撮像
装置1の動作モードがノーマルモードに切り換えられる
と、駆動信号e1、e2の信号レベルの切り換えを停止
し、これによりこの撮像装置1のモードを第1〜第4の
モードM1〜M4の何れかのモードに固定する。これに
より撮像装置1では、動作モードを切り換えて通常のテ
レビジョンカメラとしても使用できるように形成され、
必要に応じてCCD固体撮像素子3の電荷蓄積時間を制
御して高速シャッター等の機能を実現できるようになさ
れている。Further, the timing generator 11 switches its operation by a system control circuit which controls the operation of the image pickup apparatus 1 in response to the operation of the operator, and when the operation mode of the image pickup apparatus 1 is changed to the normal mode, a drive signal is output. Switching of the signal levels of e1 and e2 is stopped, whereby the mode of the image pickup apparatus 1 is fixed to any one of the first to fourth modes M1 to M4. As a result, the image pickup apparatus 1 is formed so that it can be used as a normal television camera by switching the operation mode.
The charge accumulation time of the CCD solid-state image pickup device 3 can be controlled as needed to realize a function such as a high-speed shutter.
【0033】信号処理回路12は、CCD固体撮像素子
3の出力信号を順次サンプリングしてCCD固体撮像素
子3の出力信号を色フィルタの配列順序で順次緑色、赤
色及び青色の色信号が連続してなる複合の色信号に変換
する。さらに信号処理回路12は、この複合の色信号を
順次循環的に切り換えて出力することにより、この復号
の色信号を緑色、赤色及び青色の色信号SG、SR、S
Bに分解して出力する。The signal processing circuit 12 sequentially samples the output signal of the CCD solid-state image pickup device 3 and outputs the output signal of the CCD solid-state image pickup device 3 in succession in the order of arrangement of the color filters of green, red and blue color signals. To a composite color signal. Further, the signal processing circuit 12 sequentially cyclically switches and outputs the composite color signals to output the decoded color signals of the green, red, and blue color signals SG, SR, S.
Decompose into B and output.
【0034】メモリ13は、CCD固体撮像素子3の動
作に同期してこの緑色、赤色及び青色の色信号SG、S
R、SBをアナログディジタル変換処理して色データD
R、DG、DBに変換し、この色データDR、DG、D
Bを格納して出力する。このときメモリ13は、タイミ
ングジェネレータ11から出力される駆動パルス等によ
り動作し、このタイミングジェネレータ11がシステム
制御回路により制御されて動作を切り換えることによ
り、この撮像装置1の動作モードに応じて色データD
R、DG、DBの入出力を切り換える。The memory 13 synchronizes with the operation of the CCD solid state image pickup device 3 and outputs the green, red and blue color signals SG and S.
Color data D by analog-digital conversion processing of R and SB
Converted to R, DG, DB and this color data DR, DG, D
Store and output B. At this time, the memory 13 is operated by a drive pulse or the like output from the timing generator 11, and the timing generator 11 is controlled by the system control circuit to switch the operation so that the color data can be obtained in accordance with the operation mode of the image pickup apparatus 1. D
The input / output of R, DG and DB is switched.
【0035】すなわちオペレータがノーマルモードを選
択した場合、メモリ13は格納順に色データDR、D
G、DBを出力し、これにより撮像装置1では、通常の
単板式撮像装置と同様の色データDR、DG、DBを出
力する。またこの色データDR、DG、DBを出力する
際に、メモリ13は、この色データDR、DG、DBを
加算して輝度データDYを生成し、この輝度データDY
も併せて出力する。That is, when the operator selects the normal mode, the memory 13 stores the color data DR, D in the order of storage.
G and DB are output, so that the image pickup apparatus 1 outputs the same color data DR, DG, and DB as in the normal single-plate type image pickup apparatus. When outputting the color data DR, DG, DB, the memory 13 adds the color data DR, DG, DB to generate luminance data DY.
Is also output.
【0036】これに対してオペレータが第1の高解像度
の動作モードを選択した場合、メモリ13は、4フィー
ルド分、色データDR、DG、DBを格納すると、色デ
ータDR、DG、DBの出力を開始する。このときメモ
リ13は、4つのモードM1〜M4による色データD
R、DG、DBのサンプリング点がラスタ走査の配列順
序で連続するようにこれら色データDR,DG,DBを
規定順序で出力する。On the other hand, when the operator selects the first high resolution operation mode, the memory 13 stores the color data DR, DG, DB for four fields, and outputs the color data DR, DG, DB. To start. At this time, the memory 13 stores the color data D in the four modes M1 to M4.
The color data DR, DG, and DB are output in a prescribed order so that the sampling points of R, DG, and DB are continuous in the arrangement order of raster scanning.
【0037】従ってこのようにして順次出力される色デ
ータDR、DG、DBは、X方向において、CCD固体
撮像素子3における繰り返しピッチ3Lに比して、1/
2のピッチ3L/2によるサンプリング点により、また
Y方向において、同様に繰り返しピッチLの1/2のピ
ッチL/2によるサンプリング点により、サンプリング
されて生成されることになる。これにより撮像装置1で
はノーマルモードの場合に比して垂直及び水平方向の解
像度を約2倍に向上することができるようになされてい
る。Therefore, the color data DR, DG, and DB that are sequentially output in this way are 1 / th of the repeating pitch 3L in the CCD solid-state image sensor 3 in the X direction.
It is sampled and generated by sampling points with a pitch of 3 L / 2 of 2 and also with sampling points with a pitch L / 2 of 1/2 of the repeating pitch L in the Y direction. As a result, in the image pickup apparatus 1, the resolution in the vertical and horizontal directions can be doubled as compared with the case of the normal mode.
【0038】なおこのようにしてサンプリング点を設定
して撮像する場合、X方向のサンプリングピッチがピッ
チ3L/2にしても、折り返し信号が発生する。ところ
がこの実施の形態のように隣接するライン間でサンプリ
ング点をシフトさせると、隣接するライン間で折り返し
信号の位相が反転することにより、この隣接するライン
間で折り返し信号をキャンセルすることができ、これに
よりこの折り返し信号による画質劣化を軽減することが
できる。When a sampling point is set and an image is picked up in this way, a folding signal is generated even if the sampling pitch in the X direction is 3L / 2. However, when the sampling point is shifted between adjacent lines as in this embodiment, the phase of the folding signal is inverted between the neighboring lines, so that the folding signal can be canceled between the neighboring lines. As a result, it is possible to reduce the image quality deterioration due to the folding signal.
【0039】これに対して第2の高解像度の動作モード
を選択した場合、メモリ13は、同様に、4フィールド
分、色データDR、DG、DBを格納すると、色データ
DR、DG、DBの出力を開始する。このときメモリ1
3は、図8にて実線及び破線で示すように、隣接するラ
インV0及びV1、V1及びV2、……の色データD
R、DG、DBを水平走査方向に順次交互に出力し、こ
れによりこの隣接するラインV0及びV1、V1及びV
2、……を合成してラインV0N、V1N、……を生成
する。これによりこの第2の高解像度の動作モードにお
いては、垂直方向の解像度を犠牲にして、水平方向の解
像度を4倍に向上するようになされている。On the other hand, when the second high-resolution operation mode is selected, the memory 13 similarly stores four fields of color data DR, DG, and DB, and then stores the color data DR, DG, and DB. Start output. Memory 1 at this time
3 is the color data D of the adjacent lines V0 and V1, V1 and V2, ... As shown by the solid and broken lines in FIG.
R, DG, and DB are sequentially output alternately in the horizontal scanning direction, so that the adjacent lines V0 and V1, V1 and V are output.
.. are combined to generate lines V0N, V1N ,. As a result, in the second high resolution operation mode, the resolution in the vertical direction is sacrificed, and the resolution in the horizontal direction is increased four times.
【0040】(1−2)第1の実施の形態の動作 以上の構成において、レンズ2の射出光は、偏光フィル
タ4によりX偏光成分が選択的に透過され、続く液晶板
6により、2フィールド周期で、偏光面がX偏光とY偏
光とに交互に切り換えられて射出される(図3及び図
7)。続く複屈折板7において、このX偏光又はY偏光
の射出光のうち、X偏光の射出光は、X方向に3/4画
素ピッチ3L/4だけ光路がシフトして射出され、Y偏
光の射出光は、Y方向に1/2画素ピッチL/2だけ光
路がシフトして射出される。(1-2) Operation of the First Embodiment In the above structure, the X-polarized light component of the light emitted from the lens 2 is selectively transmitted by the polarization filter 4, and the subsequent liquid crystal plate 6 is used for two fields. The polarization plane is alternately switched to X-polarized light and Y-polarized light in a cycle and emitted (FIGS. 3 and 7). In the subsequent birefringent plate 7, of the X-polarized or Y-polarized emitted light, the X-polarized emitted light is emitted with its optical path shifted by 3/4 pixel pitch 3L / 4 in the X direction, and the Y-polarized emission is emitted. Light is emitted with its optical path shifted in the Y direction by a 1/2 pixel pitch L / 2.
【0041】さらにこの複屈折板7の射出光は、続く液
晶板8により、2フィールド周期で、かつ液晶板6より
1フィールドだけ遅延したタイミングで、偏光面が切り
換えられてCCD固体撮像素子3に射出され、続く複屈
折板9において、X偏光の射出光がX方向に−3/2画
素ピッチ−3L/2だけ光路がシフトして射出され、Y
偏光の射出光が光路を変えないでCCD固体撮像素子3
に射出される。Further, the light emitted from the birefringent plate 7 is switched to the polarization plane by the subsequent liquid crystal plate 8 at a two-field cycle and at a timing delayed by one field from the liquid crystal plate 6, and is switched to the CCD solid-state image pickup device 3. In the subsequent birefringent plate 9, the emitted light of X polarization is emitted with the optical path shifted in the X direction by −3/2 pixel pitch −3L / 2, and Y
CCD solid-state image sensor 3 without changing the optical path of polarized light
Injected into.
【0042】これによりこの入射光は、水平方向及び垂
直方向にそれぞれ3画素ピッチ及び1画素ピッチの繰り
返しピッチで色フィルタが順次形成されてなるCCD固
体撮像素子3の撮像面において、この光学系を直進する
仮想の入射光に対して(図4原点O)、X方向に3/4
画素ピッチ3L/4だけシフトした第1のモードM1に
よる集光位置、X方向に−3/4画素ピッチ−3L/4
だけシフトした第2のモードM2による集光位置、Y方
向に1/2画素ピッチL/2だけシフトした第3のモー
ドM3による集光位置、X方向に−3/2画素ピッチ−
3L/2、Y方向に1/2画素ピッチL/2だけシフト
した第4のモードM4による集光位置に、順次フィール
ド単位で集光される。As a result, the incident light passes through this optical system on the image pickup surface of the CCD solid-state image pickup device 3 in which color filters are sequentially formed in the horizontal direction and the vertical direction at a repeating pitch of 3 pixel pitch and 1 pixel pitch, respectively. For virtual incident light going straight (origin O in Fig. 4), 3/4 in X direction
Focusing position in the first mode M1 shifted by a pixel pitch of 3L / 4, −3/4 pixel pitch in the X direction −3L / 4
The light collecting position in the second mode M2 that is shifted by ½, the light collecting position in the third mode M3 that is shifted by ½ pixel pitch L / 2 in the Y direction, and the −3/2 pixel pitch in the X direction.
The light is sequentially focused on a field-by-field basis at a focusing position in the fourth mode M4 that is shifted by 3L / 2 in the Y direction by 1/2 pixel pitch L / 2.
【0043】これによりこの入射光は、連続する4フィ
ールドで、水平方向については、CCD固体撮像素子3
の画素数の2倍のサンプリング点により(図5)、垂直
方向については、CCD固体撮像素子3の画素数の2倍
のサンプリング点で、かつ水平方向に1/2画素ピッチ
だけシフトしたサンプリング点によりサンプリングされ
る。これにより撮像装置1では、2組の液晶板及び複屈
折板により、水平方向のサンプリング点を2倍に設定
し、垂直方向のサンプリング点を水平方向に1/2画素
ピッチだけシフトさせて2倍に設定でき、その分従来に
比して全体構成を簡略化することができる。As a result, this incident light is in four consecutive fields, and the CCD solid-state image pickup device 3 in the horizontal direction.
The sampling points are twice as many as the number of pixels of the CCD solid-state image pickup element 3 in the vertical direction (FIG. 5), and the sampling points are twice as many as the number of pixels of the CCD solid-state image sensor 3 and are shifted by 1/2 pixel pitch in the horizontal direction. Sampled by. As a result, in the image pickup apparatus 1, the sampling points in the horizontal direction are set to double by the two sets of the liquid crystal plate and the birefringent plate, and the sampling points in the vertical direction are shifted by 1/2 pixel pitch in the horizontal direction to double the sampling points. Therefore, the entire configuration can be simplified as compared with the related art.
【0044】これに対してノーマルモードにおいて、レ
ンズ2の射出光は、液晶板6、8による偏光面の切り換
えが停止制御されることにより、第1〜第4のモードM
1〜M4の何れかのモードによる集光位置に集光され
る。これによりノーマルモードではフィールド周期で同
一の撮像結果を得ることができ、必要に応じてCCD固
体撮像素子3の電荷蓄積時間を制御して高速シャッター
の機能を実現することができる。On the other hand, in the normal mode, the light emitted from the lens 2 is controlled so that the switching of the polarization planes by the liquid crystal plates 6 and 8 is stopped and controlled.
The light is focused at a light focusing position in any one of the modes 1 to M4. As a result, the same image pickup result can be obtained in the field cycle in the normal mode, and the charge accumulation time of the CCD solid-state image pickup device 3 can be controlled as required to realize the function of the high-speed shutter.
【0045】CCD固体撮像素子3より得られる撮像結
果は、信号処理回路12により色信号SR、SG、SB
に変換された後、色データDR、DG、DBに変換され
てメモリ13に格納される。これらメモリ13に格納さ
れた色データDR、DG、DBは、ノーマルモードにお
いては、格納順に出力され、また加算されて輝度データ
DYが生成されて出力され、これによりCCD固体撮像
素子3の画素数による解像度で出力される。The image pickup result obtained from the CCD solid-state image pickup device 3 is obtained by the signal processing circuit 12 from the color signals SR, SG and SB.
Is converted to color data DR, DG, DB and stored in the memory 13. In the normal mode, the color data DR, DG, and DB stored in the memory 13 are output in the order in which they are stored, and the luminance data DY are generated and output by the addition, whereby the number of pixels of the CCD solid-state image sensor 3 is increased. It is output at the resolution.
【0046】これに対して第1の高解像度モードにおい
て、これら色データDR、DG、DBは、4フィールド
分蓄積された後、サンプリング点がラスタ走査の順序で
連続するように順次出力され、これによりノーマルモー
ドの場合に比して、水平方向及び垂直方向にそれぞれ解
像度を2倍に向上して出力される。従って撮像装置1で
は、CCD固体撮像素子3と同一画素数、同一画素ピッ
チのCCD固体撮像素子を用いた3板式の撮像装置に比
して(この場合この撮像装置1のノーマルモードに比し
て水平方向の解像度だけ3倍になる)、水平方向にほぼ
2/3の解像度、垂直方向に2倍の解像度を得ることが
でき、その分簡易な構成で高解像度の撮像結果を得るこ
とができる。On the other hand, in the first high resolution mode, the color data DR, DG and DB are accumulated for four fields and then sequentially output so that the sampling points are continuous in the raster scanning order. Thus, compared with the case of the normal mode, the resolution is doubled in the horizontal direction and the vertical direction and output. Therefore, in the image pickup apparatus 1, compared with the three-plate type image pickup apparatus using the CCD solid-state image pickup element having the same number of pixels and the same pixel pitch as the CCD solid-state image pickup element 3 (in this case, compared with the normal mode of the image pickup apparatus 1). Only the resolution in the horizontal direction is tripled), the resolution in the horizontal direction is approximately 2/3, and the resolution in the vertical direction is doubled. Therefore, a high-resolution imaging result can be obtained with a simple configuration. .
【0047】これに対して第2の高解像度モードにおい
て、これら色データDR、DG、DBは、4フィールド
分蓄積された後、垂直方向に隣接するサンプリング点が
順次水平走査方向に連続するように出力され(図8)、
これによりノーマルモードの場合に比して水平解像度が
4倍に向上されて出力される。これによりこの撮像装置
では、CCD固体撮像素子3と同一画素数、同一画素ピ
ッチのCCD固体撮像素子を用いた3板式の撮像装置に
比して、水平方向にほぼ4/3の解像度、垂直方向に同
等の解像度を得ることができ、その分簡易な構成で高解
像度の撮像結果を得ることができる。On the other hand, in the second high resolution mode, these color data DR, DG, and DB are accumulated for four fields, and then sampling points adjacent in the vertical direction are successively arranged in the horizontal scanning direction. Output (Fig. 8),
As a result, the horizontal resolution is increased by 4 times as compared with the case of the normal mode and output. As a result, this image pickup device has a resolution of approximately 4/3 in the horizontal direction and a vertical direction in comparison with a three-plate type image pickup device using the CCD solid-state image pickup device having the same number of pixels and the same pixel pitch as the CCD solid-state image pickup device 3. It is possible to obtain a resolution equivalent to that of, and a high-resolution image pickup result can be obtained with a simple configuration.
【0048】(1−3)第1の実施の形態の効果 以上の構成によれば、液晶板6及び複屈折板7の組み合
わせにより、X偏光及びY偏光で、それぞれ水平走査方
向及び垂直走査方向に入射光の光路をシフトさせたこと
により、2組の液晶板及び複屈折板の組み合わせで、水
平方向のサンプリング点を2倍に設定し、垂直方向のサ
ンプリング点を1/2画素ピッチだけ水平方向にシフト
させて2倍に設定することができ、これにより従来に比
して簡易な構成で高解像度の撮像結果を得ることができ
る。(1-3) Effects of the First Embodiment According to the above configuration, the combination of the liquid crystal plate 6 and the birefringent plate 7 forms X-polarized light and Y-polarized light in the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction, respectively. By shifting the optical path of the incident light, the sampling point in the horizontal direction is set to double and the sampling point in the vertical direction is set to 1/2 pixel pitch horizontally by combining two sets of liquid crystal plate and birefringent plate. It is possible to shift in the direction and set it to double, which makes it possible to obtain a high-resolution image pickup result with a simpler structure than the conventional one.
【0049】(2)第2の実施の形態 図9は、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図である。この撮像装置20では、市松模様
の色フィルタを貼着したCCD固体撮像素子21により
高解像度の撮像結果を出力する。なおこの実施の形態に
おいて、上述の第1の実施の形態と同一の構成は、対応
する符号を付して示し、重複した説明を省略する。(2) Second Embodiment FIG. 9 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this image pickup device 20, a CCD solid-state image pickup device 21 to which a checkerboard color filter is attached outputs a high-resolution image pickup result. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the corresponding reference numerals, and the duplicated description will be omitted.
【0050】すなわち図10に示すように、CCD固体
撮像素子21は、偶数ラインにおいて緑色、青色の画素
G、Bが画素ピッチLで連続し、奇数ラインにおいて、
赤色、緑色の画素R、Gが画素ピッチLで連続するよう
に、市松模様の色フィルタを貼着して形成されるように
なされている。これによりCCD固体撮像素子21は、
水平方向及び垂直方向に2画素ピッチ2Lで同一の配列
パターンが繰り返されるようになされている。That is, as shown in FIG. 10, in the CCD solid-state image pickup device 21, green and blue pixels G and B are continuously arranged at a pixel pitch L in an even line and in an odd line.
A checkered color filter is attached so that the red and green pixels R and G are continuous at the pixel pitch L. As a result, the CCD solid-state image sensor 21
The same array pattern is repeated in a horizontal direction and a vertical direction at a 2-pixel pitch 2L.
【0051】さらにこの撮像装置20では、複屈折板7
及び9に代えて複屈折板22及び23が配置され、この
うち複屈折板22は、図11に示すように、X偏光の入
射光については光路を変えることなく射出し、Y偏光の
入射光についてはY方向に光路を画素ピッチLだけシフ
トして射出する。これに対して複屈折板23は、Y偏光
の入射光については光路を変えることなく射出し、X偏
光の入射光についてはX方向に光路を画素ピッチLだけ
シフトして射出する。Further, in the image pickup device 20, the birefringent plate 7
9 and 9, birefringent plates 22 and 23 are arranged. Of these, the birefringent plate 22 emits X-polarized incident light without changing the optical path, and Y-polarized incident light, as shown in FIG. With respect to, the light path is shifted in the Y direction by the pixel pitch L and emitted. On the other hand, the birefringent plate 23 emits the Y-polarized incident light without changing the optical path, and outputs the X-polarized incident light by shifting the optical path in the X direction by the pixel pitch L.
【0052】これによりこの実施の形態でも、駆動信号
e1、e2に応動して第1〜第4のモードM1〜M4を
形成し、第1のモードM1では入射光を直進させてCC
D固体撮像素子21の撮像面に集光し(図10)、第2
のモードM2では入射光をX方向に画素ピッチLだけシ
フトさせて集光する。また第3のモードM3では入射光
をX方向及びY方向にそれぞれ画素ピッチLだけシフト
させて集光し、第4のモードM4では入射光をY方向に
画素ピッチLだけシフトさせて集光する。As a result, also in this embodiment, the first to fourth modes M1 to M4 are formed in response to the drive signals e1 and e2. In the first mode M1, the incident light is made to go straight and CC
The light is focused on the image pickup surface of the D solid-state image pickup device 21 (FIG. 10), and the second
In mode M2, the incident light is shifted by the pixel pitch L in the X direction and condensed. In the third mode M3, the incident light is shifted by the pixel pitch L in the X direction and the Y direction, respectively, and condensed, and in the fourth mode M4, the incident light is shifted by the pixel pitch L in the Y direction and condensed. .
【0053】これにより図12に示すように、第1のモ
ードM1においてCCD固体撮像素子21の各画素によ
るサンプリング点を水平方向及び垂直方向に記号H0、
H2、H4、……及びV0、V2、V4、……で示す
と、図13に示すように、第2のモードM2において
は、各サンプリング点をX方向、負側の画素でサンプリ
ングすることになる。また図14に示すように、第3の
モードM3においては、各サンプリング点をX方向及び
Y方向、負側の画素でサンプリングすることになり、さ
らに図15に示すように、第3のモードM4において
は、各サンプリング点をY方向、負側の画素でサンプリ
ングすることになる。As a result, as shown in FIG. 12, the sampling points by the pixels of the CCD solid-state image pickup device 21 in the first mode M1 are denoted by the symbol H0 in the horizontal and vertical directions.
H2, H4, ... And V0, V2, V4, .. As shown in FIG. 13, in the second mode M2, each sampling point is sampled by the pixel on the negative side in the X direction. Become. In addition, as shown in FIG. 14, in the third mode M3, each sampling point is sampled by pixels on the negative side in the X direction and the Y direction, and as shown in FIG. In, each sampling point is sampled by the pixel on the negative side in the Y direction.
【0054】これによりこの実施の形態の場合、各画素
が隣接する各画素のサンプリング点を併せてサンプリン
グし、これにより市松模様の色フィルタを用いた場合で
も、各色信号で、同一のサンプリングパターンにより入
射光をサンプリングすることができるようになされてい
る。すなわち上述した従来例、第1の実施の形態では、
縦ストライプ状の色フィルタについては、各色信号で同
一のサンプリングパターンによりサンプリングすること
ができる反面、市松模様等の色フィルタについては、同
一のサンプリングパターンによりサンプリングすること
が困難な問題がある。As a result, in the case of this embodiment, the sampling points of adjacent pixels are sampled together, and even if a checkerboard color filter is used, the same sampling pattern is used for each color signal. The incident light can be sampled. That is, in the above-mentioned conventional example and the first embodiment,
The vertical stripe color filter can be sampled with the same sampling pattern for each color signal, but the color filter with a checkered pattern has a problem that it is difficult to sample with the same sampling pattern.
【0055】従ってこれらの場合には、各色信号で解像
度等を等しく設定できない場合が発生し、また異なるサ
ンプリング点を補うための補間処理等が必要な欠点があ
った。ところがこの実施の形態では、市松模様等の色フ
ィルタにあっても、各色信号で同一のサンプリングパタ
ーンによりサンプリングすることができ、これにより各
色信号で解像度を等しく設定でき、また全体構成を簡略
化することができる。特に、この実施の形態のように、
水平方向及び垂直方向に等しい画素ピッチLによりCC
D固体撮像素子21を形成した場合、各色信号で同一の
サンプリングパターンによりサンプリングして、各色信
号とも正方格子によりサンプリング点を設定することが
でき、これにより撮像結果を例えばコンピュータグラフ
ィックス等に広く利用することができる。Therefore, in these cases, there are cases in which the resolution and the like cannot be set equally for each color signal, and there is the drawback that interpolation processing or the like is required to compensate for different sampling points. However, in this embodiment, even in a color filter such as a checkerboard pattern, each color signal can be sampled by the same sampling pattern, whereby the resolution can be set equally for each color signal and the overall configuration is simplified. be able to. In particular, as in this embodiment,
CC with a pixel pitch L equal to the horizontal and vertical directions
When the D solid-state imaging device 21 is formed, each color signal can be sampled by the same sampling pattern, and the sampling points can be set by a square lattice for each color signal, whereby the imaging result can be widely used for computer graphics, for example. can do.
【0056】また解像度にあっては、CCD固体撮像素
子21と同一画素数、同一画素ピッチのCCD固体撮像
素子を用いた3板式の撮像装置に比して、同一の解像度
を確保することができる。Regarding the resolution, the same resolution can be secured as compared with a three-plate type image pickup device using a CCD solid-state image pickup device having the same number of pixels and the same pixel pitch as the CCD solid-state image pickup device 21. .
【0057】かくするにつきタイミングジェネレータ2
5は、このモードM1〜M4に対応して駆動信号e1、
e2を生成して出力し、またCCD固体撮像素子21の
駆動パルス等を生成して出力する。信号処理回路26
は、相関二重サンプリングの手法によりこのCCD固体
撮像素子21の出力信号を信号処理し、これによりCC
D固体撮像素子21の画素の配列に対応して順次色信号
が連続してなる複合の色信号を生成する。さらに信号処
理回路26は、この複合の色信号をCCD固体撮像素子
21の画素の配列に対応して順次切り換えて出力し、こ
れにより色信号SR、SG、SBを出力する。Timing generator 2
5 is a drive signal e1 corresponding to the modes M1 to M4,
e2 is generated and output, and a drive pulse of the CCD solid-state imaging device 21 is generated and output. Signal processing circuit 26
Performs signal processing on the output signal of the CCD solid-state image pickup device 21 by the method of correlated double sampling.
A composite color signal in which the color signals are sequentially continuous is generated corresponding to the array of pixels of the D solid-state imaging device 21. Further, the signal processing circuit 26 sequentially switches and outputs this composite color signal in accordance with the array of pixels of the CCD solid-state imaging device 21, thereby outputting the color signals SR, SG, SB.
【0058】メモリ28は、これら色信号SR、SG、
SBを色データに変換して入力し、4フィールド分蓄積
すると、サンプリング点がラスタ走査の順序で連続する
ように順次出力する。このとき図12〜図15のサンプ
リング点に対応して図16にに各サンプリング点のサン
プリング回数を黒点で示すように、緑色の色データDG
においては、同一のサンプリング点を異なるモードで重
複してサンプリングすることにより、メモリ28は、緑
色の色データDGについては、この重複する色データを
平均化して出力し、これにより緑色色信号のSN比を向
上する。The memory 28 stores these color signals SR, SG,
When SB is converted into color data and input, and four fields are accumulated, the sampling points are sequentially output so as to be continuous in the order of raster scanning. At this time, corresponding to the sampling points of FIGS. 12 to 15, the number of samplings at each sampling point is shown in FIG.
In the above, the memory 28 averages and outputs the overlapping color data for the green color data DG by sampling the same sampling point redundantly in different modes. Improve the ratio.
【0059】以上の構成によれば、4フィールドを単位
にして、入射光をシフトさせ、各画素が隣接する画素に
よるサンプリング点を併せてサンプリングするようにし
たことにより、各色信号で同一のサンプリングパターン
により入射光をサンプリングして、高解像度の撮像結果
を得ることができる。According to the above configuration, the incident light is shifted in units of four fields, and the sampling points of adjacent pixels are sampled together, so that the same sampling pattern is used for each color signal. Thus, the incident light can be sampled to obtain a high-resolution image pickup result.
【0060】(3)他の実施の形態 なお上述の第1の実施の形態においては、レンズ2に続
いて偏光フィルタ4を配置する場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、図17に示すように、レンズ2
の前面に偏光フィルタ4を着脱自在に配置してもよい。
このようにすれば、ノーマルモードにおいて入射光量を
増大することができ、その分撮像装置の感度を向上する
ことができる。(3) Other Embodiments In the first embodiment described above, the case where the polarizing filter 4 is arranged following the lens 2 has been described.
The present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
The polarizing filter 4 may be detachably arranged on the front surface of the.
By doing so, the amount of incident light can be increased in the normal mode, and the sensitivity of the imaging device can be improved accordingly.
【0061】また上述の第1の実施の形態においては、
レンズ2側の複屈折板7によりX方向又はY方向に光路
をシフトさせ、第2の実施の形態においては、レンズ2
側の複屈折板22により垂直方向に光路をシフトさせる
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、レンズ
2側の複屈折板とCCD固体撮像素子側の複屈折板とを
入れ換えてもよい。Further, in the above-mentioned first embodiment,
The birefringent plate 7 on the lens 2 side shifts the optical path in the X direction or the Y direction, and in the second embodiment, the lens 2
The case where the optical path is vertically shifted by the side birefringent plate 22 has been described, but the present invention is not limited to this, and the birefringent plate on the lens 2 side and the birefringent plate on the CCD solid-state image sensor side may be replaced with each other. Good.
【0062】さらに上述の第1の実施の形態において
は、縦ストライプ状の色フィルタを貼着してCCD固体
撮像素子を形成した場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、例えば市松模様の色フィルタを貼着してC
CD固体撮像素子を形成する場合にも広く適用すること
ができる。なおこの場合は、緑色の色信号に比して不足
する青色及び赤色のサンプリング点を補うために、補間
処理等が必要になる場合がある。Further, in the above-mentioned first embodiment, the case where the vertical stripe-shaped color filter is adhered to form the CCD solid-state image pickup element has been described, but the present invention is not limited to this, for example, a checkerboard pattern. Paste the color filter of C
It can be widely applied to the case of forming a CD solid-state image sensor. In this case, interpolation processing or the like may be necessary in order to compensate for the blue and red sampling points that are insufficient as compared with the green color signal.
【0063】さらに上述の実施の形態においては、順次
第1〜第4のモードM1〜M4が連続するように駆動信
号e1、e2を切り換える場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、要は4フィールド単位で、第1〜第
4のモードM1〜M4が繰り返されれば良く、各モード
M1〜M4の順番は自由に選定することができる。Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the drive signals e1 and e2 are switched so that the first to fourth modes M1 to M4 are successively described has been described, but the present invention is not limited to this, and is essential. In the unit of 4 fields, the first to fourth modes M1 to M4 may be repeated, and the order of the modes M1 to M4 can be freely selected.
【0064】また上述の実施の形態においては、垂直方
向及び水平方向で、画素ピッチを等しく設定した場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、垂直方向及び
水平方向で、画素ピッチが異なる場合にも広く適用する
ことができる。Further, in the above embodiment, the case where the pixel pitch is set equal in the vertical direction and the horizontal direction has been described, but the present invention is not limited to this, and the pixel pitch is different in the vertical direction and the horizontal direction. It can also be widely applied in cases.
【0065】さらに上述の実施の形態においては、メモ
リ13、28において各色データの配列を入れ換えて出
力する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
例えばコンピュータに接続してコンピュータグラフィッ
クス等に使用する撮像装置にあっては、コンピュータ側
のメモリによりこの処理を実行してもよい。Further, in the above-described embodiment, the case where the arrays of the respective color data are exchanged and output in the memories 13 and 28 has been described, but the present invention is not limited to this.
For example, in an imaging device that is connected to a computer and used for computer graphics or the like, this processing may be executed by a memory on the computer side.
【0066】また上述の第1の実施の形態においては、
ノーマルモード、第1及び第2の高解像度モードで動作
モードを切り換える場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、第1又は第2の高解像度モードに動作モー
ドを固定する場合等に広く適用することができる。Further, in the above-mentioned first embodiment,
The case where the operation mode is switched between the normal mode and the first and second high resolution modes has been described, but the present invention is not limited to this, and is widely applied when fixing the operation mode to the first or second high resolution mode. Can be applied.
【0067】[0067]
【発明の効果】上述のように本発明によれば、1組の偏
光手段及び複屈折手段によりそれぞれ水平走査方向及び
垂直走査方向に入射光の光路をシフトさせたことによ
り、2組の偏光手段及び複屈折手段の組み合わせで、水
平方向のサンプリング点を2倍に、垂直方向のサンプリ
ング点を水平方向に1/2画素ピッチだけシフトさせて
2倍に設定することができ、これにより従来に比して簡
易な構成で高解像度の撮像結果を得ることができる。ま
た2組の偏光手段及び複屈折手段により、各画素が隣接
する各画素のサンプリング点を併せてサンプリングする
ように、入射光をシフトさせたことにより、例えば市松
模様の色フィルタ等にあっても、各色信号で同一のサン
プリングパターンにより入射光をサンプリングすること
ができる。As described above, according to the present invention, the optical path of the incident light is shifted in the horizontal scanning direction and the vertical scanning direction by the pair of polarizing means and the birefringent means, respectively, so that the two pairs of polarizing means are provided. The combination of the double refraction means and the horizontal sampling point can be doubled, and the vertical sampling point can be horizontally shifted by ½ pixel pitch to be doubled. As a result, a high-resolution image pickup result can be obtained with a simple configuration. In addition, even if the color filter has a checkered pattern, for example, the incident light is shifted by two sets of the polarization means and the birefringence means so that the sampling points of adjacent pixels are sampled together. The incident light can be sampled with the same sampling pattern for each color signal.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の撮像装置における撮像素子の撮像面を示
す正面図である。FIG. 2 is a front view showing an image pickup surface of an image pickup element in the image pickup apparatus shown in FIG.
【図3】図1の撮像装置におけるモードの説明に供する
図表である。FIG. 3 is a chart for explaining modes in the image pickup apparatus in FIG.
【図4】図3の各モードにおける入射光のシフトの説明
に供する略線図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a shift of incident light in each mode of FIG.
【図5】図4の入射光のシフトに対応するサンプリング
点を示す略線図である。5 is a schematic diagram showing sampling points corresponding to the shift of incident light in FIG.
【図6】図4の入射光のシフトと同一の相対位置関係に
よる入射光のシフトを示す略線図である。6 is a schematic diagram showing a shift of incident light due to the same relative positional relationship as that of the shift of incident light in FIG.
【図7】各モードの切り換えの説明に供する信号波形図
である。FIG. 7 is a signal waveform diagram for explaining switching of each mode.
【図8】図1の撮像装置における信号処理回路の動作の
説明に供する略線図である。8 is a schematic diagram for explaining the operation of a signal processing circuit in the image pickup apparatus in FIG.
【図9】本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an image pickup apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図10】図9の撮像装置における撮像素子の撮像面を
示す正面図である。10 is a front view showing an image pickup surface of an image pickup element in the image pickup apparatus shown in FIG. 9. FIG.
【図11】図9の撮像装置におけるモードの説明に供す
る図表である。FIG. 11 is a chart for explaining modes in the image pickup apparatus in FIG.
【図12】図11の第1のモードM1における入射光の
シフトの説明に供する略線図である。FIG. 12 is a schematic diagram used to explain a shift of incident light in the first mode M1 of FIG.
【図13】図11の第2のモードM2における入射光の
シフトの説明に供する略線図である。FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a shift of incident light in the second mode M2 of FIG.
【図14】図11の第3のモードM3における入射光の
シフトの説明に供する略線図である。FIG. 14 is a schematic diagram used to describe a shift of incident light in the third mode M3 of FIG.
【図15】図11の第4のモードM4における入射光の
シフトの説明に供する略線図である。FIG. 15 is a schematic diagram for explaining a shift of incident light in the fourth mode M4 of FIG.
【図16】第1〜第4のモードM1〜M4により各サン
プリング点のサンプリングの説明に供する略線図であ
る。FIG. 16 is a schematic diagram for explaining sampling at each sampling point in first to fourth modes M1 to M4.
【図17】他の実施の形態に係る撮像装置の光学系を示
す略線図である。FIG. 17 is a schematic diagram showing an optical system of an image pickup apparatus according to another embodiment.
1、20 撮像装置 2 レンズ 3、21 CCD固体撮像素子 4 偏光フィルタ 6、8 液晶板 7、9、22、23 複屈折板 12、26 信号処理回路 13、28 メモリ 1, 20 Imaging device 2 Lens 3, 21 CCD solid-state imaging device 4 Polarization filter 6, 8 Liquid crystal plate 7, 9, 22, 23 Birefringence plate 12, 26 Signal processing circuit 13, 28 Memory
Claims (5)
光するように形成された画素を水平方向及び垂直方向に
順次配列して形成された撮像素子と、 入射光の偏光面を切り換えて射出する第1の偏光手段
と、 前記第1の偏光手段より射出される前記入射光の偏光面
に応じて、前記入射光の光路を切り換えて射出する第1
の複屈折手段と、 前記第1の複屈折手段より射出される前記入射光の偏光
面を切り換えて射出する第2の偏光手段と、 前記第2の偏光手段より射出される前記入射光の偏光面
に応じて、前記入射光の光路を切り換えて前記撮像素子
の撮像面に射出する第2の複屈折手段とを備え、 前記第1又は第2の複屈折手段により切り換えられる光
路は、 直進する仮想の入射光に対して、水平方向にシフトさせ
た第1の光路と、垂直方向にシフトさせた第2の光路と
でなり、 前記第2又は第1の複屈折手段により切り換えられる光
路は、 直進する仮想の入射光に対して、水平方向にシフトさせ
た第3の光路と、直進する第4の光路とでなることを特
徴とする撮像装置。1. An image pickup device formed by sequentially arranging pixels, which are formed so as to selectively receive incident light in a prescribed band, in a horizontal direction and a vertical direction, and the polarization plane of the incident light is switched to be emitted. And a first polarization unit that switches the optical path of the incident light according to the polarization plane of the incident light that is emitted from the first polarization unit.
Birefringence means, second polarization means for switching the plane of polarization of the incident light emitted from the first birefringence means, and polarization of the incident light emitted from the second polarization means. A second birefringent means for switching the optical path of the incident light according to the surface and emitting the light to the image pickup surface of the image pickup device, and the optical path switched by the first or second birefringent means is straight. With respect to the virtual incident light, there are a first optical path shifted in the horizontal direction and a second optical path shifted in the vertical direction, and the optical path switched by the second or first birefringent means is: An imaging device comprising: a third optical path that is horizontally shifted with respect to a virtual incident light that travels straight; and a fourth optical path that travels straight.
ス状の画素配列を有する撮像面に、縦ストライプ状の色
フィルタを配置することにより、それぞれ規定帯域の入
射光を選択的に受光するように形成された画素を、水平
方向及び垂直方向にそれぞれ3水平画素ピッチ及び1垂
直画素ピッチの繰り返しで順次配列して形成された撮像
素子でなり、 前記第1の光路におけるシフト量は、 水平方向、正側又は負側に、3/4水平画素ピッチでな
り、 前記第2の光路におけるシフト量は、 垂直方向、正側又は負側に、1/2垂直画素ピッチでな
り、 前記第3の光路におけるシフト量は、 前記第1の光路におけるシフト方向とは逆方向に、3/
2水平画素ピッチでなるように設定されたことを特徴と
する請求項1に記載の撮像装置。2. The image pickup device arranges a vertical stripe-shaped color filter on an image pickup surface having a matrix-shaped pixel array with a specified horizontal pixel pitch and a vertical pixel pitch, so that incident light in each specified band can be obtained. The image pickup device is formed by sequentially arranging pixels formed so as to selectively receive light in a horizontal direction and a vertical direction at a repetition of 3 horizontal pixel pitches and 1 vertical pixel pitch, respectively, in the first optical path. The shift amount is 3/4 horizontal pixel pitch in the horizontal direction, positive side or negative side, and the shift amount in the second optical path is ½ vertical pixel pitch in the vertical direction, positive side or negative side. Therefore, the shift amount in the third optical path is 3/3 in the direction opposite to the shift direction in the first optical path.
The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device is set to have two horizontal pixel pitches.
駆動手段と、 前記撮像素子の出力信号を合成して出力する画像合成手
段とを有し、 前記駆動手段は、 4周期単位で、順次循環的に、 前記第1の光路による入射光が前記第3の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第1の光路による入射光が前記第4の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第2の光路による入射光が前記第3の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第2の光路による入射光が前記第4の光路により前
記撮像素子に集光されるように、 前記第1及び第2の偏光手段を駆動し、 前記画像合成手段は、 前記4周期を単位にして得られる前記撮像素子の出力信
号を合成して撮像結果を出力することを特徴とする請求
項1に記載の撮像装置。3. A driving means for driving the first and second polarizing means, and an image synthesizing means for synthesizing and outputting an output signal of the image pickup device, wherein the driving means has a unit of 4 cycles. Sequentially and cyclically, the incident light from the first optical path is condensed on the image sensor by the third optical path, and the incident light by the first optical path is condensed on the image sensor by the fourth optical path. So that the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the third optical path, and the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the fourth optical path. Driving the first and second polarizing means, and the image synthesizing means synthesizes output signals of the image pickup device obtained in units of the four periods to output an image pickup result. Item 1. The image pickup device according to item 1.
光するように形成された画素を水平方向及び垂直方向に
順次配列して形成された撮像素子と、 入射光の偏光面を切り換えて射出する第1の偏光手段
と、 前記第1の偏光手段より射出される前記入射光の偏光面
に応じて、前記入射光の光路を切り換えて射出する第1
の複屈折手段と、 前記第1の複屈折手段より射出される前記入射光の偏光
面を切り換えて射出する第2の偏光手段と、 前記第2の偏光手段より射出される前記入射光の偏光面
に応じて、前記入射光の光路を切り換えて前記撮像素子
の撮像面に射出する第2の複屈折手段とを備え、 前記撮像素子は、 規定の水平画素ピッチ及び垂直画素ピッチでマトリック
ス状の画素配列を有する撮像面に、市松模様状の色フィ
ルタを配置することにより、それぞれ規定帯域の入射光
を選択的に受光するように形成された画素を、水平方向
及び垂直方向にそれぞれ2水平画素ピッチ及び2垂直画
素ピッチで順次繰り返し配列して形成された撮像素子で
なり、 前記第1の複屈折手段により切り換えられる光路は、 直進する入射光に対して、水平方向又は垂直方向に1水
平画素ピッチ又は1垂直画素ピッチだけシフトされた第
1の光路と、直進する第2の光路とでなり、 前記第2の複屈折手段により切り換えられる光路は、 直進する入射光に対して、垂直方向又は水平方向に1垂
直画素ピッチ又は1水平画素ピッチだけシフトされた第
3の光路と、直進する第4の光路とでなることを特徴と
する撮像装置。4. An imaging device formed by sequentially arranging pixels, which are formed so as to selectively receive incident light in a specified band, in a horizontal direction and a vertical direction, and the polarization plane of the incident light is switched to be emitted. And a first polarization unit that switches the optical path of the incident light according to the polarization plane of the incident light that is emitted from the first polarization unit.
Birefringence means, second polarization means for switching the plane of polarization of the incident light emitted from the first birefringence means, and polarization of the incident light emitted from the second polarization means. A second birefringent unit that switches the optical path of the incident light according to the surface and emits the light to the image pickup surface of the image pickup element, wherein the image pickup element has a matrix shape with a prescribed horizontal pixel pitch and vertical pixel pitch. By arranging a checkerboard-shaped color filter on the image pickup surface having a pixel array, the pixels formed so as to selectively receive the incident light in the specified band respectively are divided into two horizontal pixels in the horizontal and vertical directions. The image pickup device is formed by repeatedly and sequentially arranging at a pitch and two vertical pixel pitches, and an optical path switched by the first birefringent means is a horizontal direction or a vertical direction with respect to a straight incident light. A first optical path shifted by one horizontal pixel pitch or one vertical pixel pitch, and a second optical path that travels straight. The optical path switched by the second birefringent means is for an incoming light that travels straight. An image pickup device comprising a third optical path shifted by one vertical pixel pitch or one horizontal pixel pitch in the vertical direction or the horizontal direction, and a fourth optical path that travels straight.
駆動手段と、 前記撮像素子の出力信号を合成して出力する画像合成手
段とを有し、 前記駆動手段は、 4周期単位で、順次循環的に、 前記第1の光路による入射光が前記第3の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第1の光路による入射光が前記第4の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第2の光路による入射光が前記第3の光路により前
記撮像素子に集光され、 前記第2の光路による入射光が前記第4の光路により前
記撮像素子に集光されるように、 前記第1及び第2の偏光手段を駆動し、 前記画像合成手段は、 前記4周期を単位にして得られる前記撮像素子の出力信
号を合成して撮像結果を出力し、該合成の際に、前記4
周期の間で重複してサンプリングされたサンプリング点
について、信号レベルを補正して出力することを特徴と
する請求項4に記載の撮像装置。5. A driving means for driving the first and second polarizing means, and an image synthesizing means for synthesizing and outputting an output signal of the image pickup device, wherein the driving means has a unit of 4 cycles. Sequentially and cyclically, the incident light from the first optical path is condensed on the image sensor by the third optical path, and the incident light by the first optical path is condensed on the image sensor by the fourth optical path. So that the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the third optical path, and the incident light from the second optical path is focused on the imaging element by the fourth optical path. Driving the first and second polarization means, and the image synthesizing means synthesizes the output signals of the image pickup device obtained in units of the four periods to output an image pickup result, and at the time of the synthesizing, , Said 4
The image pickup apparatus according to claim 4, wherein signal levels are corrected and output at sampling points that are sampled redundantly during a cycle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237855A JPH0965221A (en) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237855A JPH0965221A (en) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | Imaging device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0965221A true JPH0965221A (en) | 1997-03-07 |
Family
ID=17021419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7237855A Pending JPH0965221A (en) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | Imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0965221A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008186020A (en) * | 2008-02-08 | 2008-08-14 | Olympus Corp | Image display apparatus |
| JP2012532579A (en) * | 2009-07-02 | 2012-12-13 | クーパー タイヤ アンド ラバー カンパニー | Piezoelectric strain device |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP7237855A patent/JPH0965221A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008186020A (en) * | 2008-02-08 | 2008-08-14 | Olympus Corp | Image display apparatus |
| JP2012532579A (en) * | 2009-07-02 | 2012-12-13 | クーパー タイヤ アンド ラバー カンパニー | Piezoelectric strain device |
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