JP2001309229A - 固体撮像装置及び解像度変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を高価にすることなく且つコンパクト性
を失うことなく、容易に撮影画像の解像度を高めるこ
と。 【解決手段】 ピクセルシフト機能で撮影した複数の撮
像画像を合成する機能を有するデジタルスチルカメラ
（固体撮像装置）のレンズの前方に、入射される光の光
軸をずらすプリズムなどのピクセルシフト素子を配置す
る。これにより、まず、通常モードで、被写体を撮像
し、その後、ピクセルシフト素子により光軸をずらして
撮影する。得られた２枚の画像を合成して、高解像度の
画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラ、電
子スチル機能付ビデオカメラ及び電子スチルカメラ等の
固体撮像装置に係り、特に撮像素子の解像度を高めるた
めに画素ずらし（以下ピクセルシフト）撮影が可能な固
体撮像装置及びこの固体撮像装置の前方において画素ず
らし撮影を行わせる解像度変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりテレコンバージョンレンズのよ
うに撮像装置の前に変換装置を配して撮像状態を変化さ
せる方式のカメラなどはあるが、同様に撮像装置の前に
変換装置を配して高解像度化を図ることを可能にする電
子スチルカメラ等の固体撮像装置はなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般的に固体撮像素子
の解像度を高める方法としては、画素ずらし（以下ピク
セルシフトと称する）撮影方法がある。このピクセルシ
フト機能は全て固体撮像装置本体に内蔵されており、こ
の機能をピクセルシフト撮影機能の無い撮像装置に追加
しようとしても、或いはピクセルシフト撮影機能のある
撮像装置に更に追加しようとしても，大改造が伴って装
置が高価になるという問題がある。また、前記改造に伴
つて装置が大型化し、通常撮影時でのコンパクト性が失
われてしまうという問題もある。

【０００４】本発明の目的は、上述の如き従来の課題を
解決するためになされたもので、その目的は、装置を高
価にすることなく且つ通常撮影時のコンパクト性を失う
ことなく、容易に撮影画像の解像度を高めることができ
る固体撮像装置及び解像度変換装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、ピクセルシフト機能で撮影した複
数の撮像画像を合成する機能を有する固体撮像装置にお
いて、前記固体撮像装置のレンズの前方に配置され、前
記レンズに入射される光の光軸をずらすピクセルシフト
素子を備えた変換装置を具備することにある。

【０００６】本発明の他の特徴は、固体撮像装置におい
て、前記固体撮像装置のレンズの前方に配置され、前記
レンズに入射される光の光軸をずらすピクセルシフト素
子を備えた変換装置を具備することにある。

【０００７】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
素子のピクセルシフト方向又は量を制御する手段を具備
することにある。

【０００８】本発明の他の特徴は、前記変換装置内の前
記ピクセルシフト素子を前記光軸に対して傾ける手段を
有することにある。

【０００９】本発明の他の特徴は、前記変換装置内の光
軸に略垂直な前記ピクセルシフト素子を光軸を中心に回
転させることにある。

【００１０】本発明の他の特徴は、前記変換装置は複数
のピクセルシフト素子を備えたことにある。

【００１１】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
素子を前記変換装置に対して挿脱する手段を有すること
にある。

【００１２】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
素子が微小角度を有するプリズムであることである。

【００１３】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
素子が微小角度を有する２枚以上のプリズムを合わせて
形成される複合プリズムであることにある。

【００１４】本発明の他の特徴は、前記複合プリズムを
形成する単体のプリズムの１枚を回転させることにあ
る。

【００１５】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
機能で撮影した複数の撮像画像を合成する処理を外部に
接続されるパーソナルコンピュータ又はプリンタに行わ
せることにある。

【００１６】本発明の他の特徴は、光軸をずらすピクセ
ルシフト素子を筐体内に具備して成ることにある。

【００１７】本発明の他の特徴は、前記ピクセルシフト
素子が微小角度を有する２枚以上のプリズムを合わせて
形成される複合プリズムであり、且つこの複合プリズム
を形成する単体のプリズムの少なくとも１枚を回転させ
ることにある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の固体撮像装置の
第１の実施形態に係る構成を示した図である。デジタル
スチルカメラ（ＤＳＣ）１のレンズ１１の前方にピクセ
ルシフトアダプター２が配置されている。このピクセル
シフトアダプター２はピクセルシフト素子（ガラス又は
プラスチックプリズム等）２１が内蔵され、上記したレ
ンズ１１の前方に着脱自在に配置されるようになってい
る。また、２ｆはピクセルシフトアダプター２の正面図
であり、プリズム２１の回転方向を手動で切り替える切
替ボタン２２が取り付けてある。

【００１９】次に本実施形態の動作について説明する。
デジタルスチルカメラ１を固定した後、（１）ピクセル
シフトアダプター２をデジタルスチルカメラ１のレンズ
１１の前方に配置する。（２）ピクセルシフトアダプタ
ー２の切替ボタン２２を切り替えて、例えば通常モード
を設定して、（３）前記通常モードで撮影Ａを行う。
（４）切替ボタン２２を切り替えてプリズム２１の回転
角方向を変更してシフトモードにして撮影Ｂを行う。

【００２０】ここで、上記した切替ボタン２２を切り替
えると、図２に示すようにプリズム２１が光軸回りに回
転する。通常モードでは、プリズム２１の方向はＡの方
向であるが、シフトモードではＢの方向になり、その際
のシフト量をベクトルで表示すれば図３に示すようにＳ
＝Ｓ２−Ｓ１である。このように、プリズム２１を光軸
回りに回転させると、図４に示すように被写体が例えば
０．０１１５度ずれてＣＣＤ１２に結像されることにな
る。プリズムの回転は光軸に垂直な面内方向であればよ
く、回転中心を光軸以外にとることもできる。例えば回
転角が小さい場合、切替ボタンに対向する位置に突起を
設け、この点を中心に回転させてもよい。

【００２１】図５（ａ）は通常モードの撮影Ａとシフト
モードの撮影Ｂの２回の撮影で得られる被写体像で、両
被写体は矢印Ｓの方向に例えば２．４４μｍずれてい
る。これら両被写体像を合成すると、３２０万画素が図
５（ｂ）に示す１２８０万画素の画像と同じ解像度にな
る。

【００２２】図５（ｃ）は通常モードの撮影Ａの画面Ａ
とシフトモードの撮影Ｂの画面Ｂを示し、これら画面を
合成することにより、図５（ｄ）に示すようになり（Ｃ
はＡ，Ｂで補完される）、上記のように解像度を向上さ
せることができる。

【００２３】光軸のシフト量（角度）と固体撮像素子上
の被写体像のシフト量（距離）の関係はレンズの焦点距
離により決まる。従ってズームレンズの場合には、焦点
距離に合わせてプリズムの回転角を変化させればズーム
の全領域で使用可能となる。切替ボタンの回転角を広く
し、焦点距離に応じた目盛とストッパーを設けるのも１
つの方法である。

【００２４】又、シフト方向の量を変えることにより種
々の合成画像を得ることができる。例えば水平方向にシ
フトすれば水平方向の解像度が上がる。これは、ピクセ
ルシフト機能部全体を回転させる機構を付加させること
により可能となる。又、シフト量を分割して順次シフト
させて解像し合成すれば解像力が数倍良くなる。

【００２５】図６はピクセルシフト素子である上記プリ
ズム２１の構造を示した図である。プリズム２１は図６
（ａ）に示すように単体でも良いし、図６（ｂ）、図６
（ｃ）に示すように微小角度を有する２枚のプリズムを
合わせた複合プリズムでも良い。複合プリズムにすると
プリズム単体の角度を大きくすることができ、単体のプ
リズムでは難しい微小角のプリズムを容易に制作するこ
とができると共に、色収差を無くすことができる。

【００２６】このような複合プリズムは、ピクセルシフ
ト時、一体で回転させることによりシフト量を変更して
も良いが、複合プリズムの一部を回転させてシフト量を
変更させることもできる。この場合は図６（ｃ）に示す
ように２枚の同一形状プリズムを１８０度回転させて配
置することもでき、前記一部を回転させる場合、１枚の
プリズムの持つ角度を大きくすれば回転角を小さくする
ことができる。

【００２７】本実施形態によれば、例えば１２８０万画
素の高画質の画像を安価且つ容易に得ることができる。
しかも、ピクセルシフトアダプター２をデジタルスチル
カメラ１の前に置く方式なので、デジタルスチルカメラ
１の通常撮影時のコンパクト性を損なうことがない。
又、デジタルスチルカメラ１にピクセルシフト機能があ
る場合は、これと組み合わせることにより、２５６０万
画素相当のウルトラ高画質の静止画を安価に得ることも
できる。また、コンパクトＶＨＳ−Ｃ及びＤＶＣ静止画
にも応用可能である。

【００２８】尚、上記実施形態では、デジタルスチルカ
メラ１とは別体のピクセルシフトアダプター２をその前
に配置する構成であったが、図７（ａ）に示すように、
ピクセルシフトアダプター２の台座２０１にデジタルス
チルカメラ１を装着して、ピクセルシフトアダプター２
をデジタルスチルカメラ１の前方の所定の位置に確実に
配置する構成とすることも出来る。又、図７（ｂ）に示
すように、分離タイプの別体とする構成もある。

【００２９】又、図８はデジタルスチルカメラ１にピク
セルシフトアダプター２を装着して高解像度化を図る実
施例であるが、通常モードと高解像度モードを選択する
手動の選択モードボタン１５がデジタルスチルカメラ１
に設けられており、操作性を向上させることができる。
高解像度モードとしては、撮影した画像に電気的なマー
キングを付加することにより、すきな時に合成すること
ができる機能を付加することもできる。

【００３０】図９は図８に示した実施例と同様である
が、本例ではピクセルシフトアダプター２をデジタルス
チルカメラ１に装着する際にスイッチ１６をアダプター
２により自動的に押して、高解像度モードに自動的に入
るようになっているため、図８の実施例よりも更に操作
性を向上させることができる。

【００３１】又、上記実施形態では、ピクセルシフト量
を変化させる切替ボタン２２は図１０（ａ）に示すよう
に、手動回転させる構成であったが、図１０（ｂ）で示
すように電動で回転させる構成として、操作性を向上さ
せることができる。更に、図１０（ｃ）に示すようにデ
ジタルスチルカメラ１の本体側の操作により電動ピクセ
ルシフト動作を制御する構成として更に操作性を向上さ
せることもできる。例えば、ズームレンズの場合はレン
ズの焦点距離に応じて回転量を制御することもできる。

【００３２】図１１は、本発明の固体撮像装置の第２の
実施形態に係る構成を示した図である。本例は、図１１
（ａ）に示すようにデジタルスチルカメラ１に一体にピ
クセルシフトアダプター２が取り付けられており、この
ピクセルシフトアダプター２に対してピクセルシフト素
子であるプリズム２１が図１１（ｂ）に示すように着脱
自在に装着されている。

【００３３】次に本実施形態の動作について説明する。
通常撮影を行う時は、ピクセルシフト素子（プリズム）
２１をピクセルシフトアダプター２から取り外した状態
で撮影する。高解像度撮影を行いたい時は、まず、ピク
セルシフト素子（プリズム）２１をピクセルシフトアダ
プター２から取り外した状態の通常モードで撮影した
後、ピクセルシフト素子２１をピクセルシフトアダプタ
ー２に装着して、同一被写体をシフトモードで再度撮影
する。

【００３４】その後、上記２枚の撮像画像を合成するこ
とにより、高解像度の撮影画像を得ることができ、図１
に示した第１の実施形態と同様の効果がある。特に、本
例は構成が簡単のため、より安価に高解像度撮影が可能
になる。

【００３５】図１２は、本発明の固体撮像装置の第３の
実施形態に係る構成を示した図である。本例は、デジタ
ルスチルカメラ１のレンズ１１の前方にピクセルシフト
素子としてミラー２４を用いたピクセルシフトアダプタ
ー２を有している。ピクセルシフトアダプター２は通常
モードとシフトモードを切り替える切替ボタン２２が付
いている。

【００３６】次に本実施形態の動作について図１３を参
照して説明する。ミラー２４はレンズ１１の前方に所定
角度（４５度）傾けて配置される。このミラー２４の傾
きは切替ボタン２２を回動させることにより、ミラー２
４を変化させるようになっている。これにより、通常モ
ードに比べて、ミラー２４が０．０１１５度傾くため、
被写体が１００Ａから１００Ｂにずれたように、ＣＣＤ
１２上の結像がずれて、以下ピクセルシフト撮影を行う
ことができ、第１の実施形態と同様の効果があるが、特
にピクセルシフト素子としてミラー２４を用いたため、
色収差がない高品質の画像を得ることができる。ミラー
２４とわずかに傾いた面内方向でミラーを回転させても
同様の効果が得られる。

【００３７】図１４は本発明の固体撮像装置の第４の実
施形態に係る構成を示した図である。デジタルスチルカ
メラ１のレンズ１１とコリメータレンズ１３の前方に、
ピクセルシフト素子としてプラスチック等で出来た平行
板２５を用いるピクセルシフトアダプター２が配置され
ている。このピクセルシフトアダプター２はピクセルシ
フト機構２７を動作させて平行板２５を光軸に対して傾
かせる切替ボタン２２を有している。

【００３８】次に本実施形態の動作を図１５を参照して
説明する。切替ボタン２２を回すことにより、ピクセル
シフト機構２７をＡかＢへ動かして、通常撮影位置の平
行板２５をシフト撮影位置（図中破線）に動かすことに
より、２．３６度傾かせる。これにより、被写体が１０
０Ａから１００Ｂにずれたように、ＣＣＤ１２上の結像
がずれて、ピクセルシフト撮影を行うことができ、第１
の実施形態と同様の効果があるが、特にピクセルシフト
素子として平行板２５を用いたため、色収差が少ない高
品質の画像を得ることができる。平行板とわずかに傾い
た面内方向で平行板を回転させても同様の処理が得られ
る。

【００３９】図１６は本発明の固体撮像装置の第５の実
施形態に係る構成を示した図である。本例は、デジタル
スチルカメラ１のレンズ１１の前方に、面平行に配置さ
れる２個のピクセルシフト素子２１−１、２１−２を装
着できるピクセルシフトアダプター２を配置する構成を
有している。

【００４０】次に本実施形態の動作について説明する。
まず、ピクセルシフト素子２１−１，２１−２の通常モ
ードで撮影Ａを行い、２１−１のシフトモードで撮影Ｂ
を行う。次に、２１−１通常、２１−２シフトモードで
撮影Ｃを行い、２１−１，２１−２シフトモードにして
撮影Ｄを行う。これにより図１７に示すように被写体が
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのようにずれるため、図示されないＣＣ
Ｄ上では、図１８（ａ）に示すような画面Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄが得られ、これらを合成すると図１８（ｂ）に示すよ
うなウルトラ高解像度の画面が得られることになる。

【００４１】これにより、本実施形態では上記実施形態
に比べて更なる高解像度の撮影を容易且つ安価に行うこ
とができる。

【００４２】図１９は本発明の固体撮像装置の第６の実
施形態に係る構成を示した図である。

【００４３】図１９（ａ）の例は、通常のピクセルシフ
ト撮影機能を持っていないデジタルスチルカメラ１にピ
クセルシフトアダプター２を装着し、又、デジタルスチ
ルカメラ１にパーソナルコンピュータ３が接続されてい
る。

【００４４】この場合も、通常モードで１枚撮影し、シ
フトモードで１枚撮影して、２枚の画像を得るが、この
２枚の画像を合成して高解像度の画像を作成する合成機
能がデジタルスチルカメラ１にはない。そこで、デジタ
ルスチルカメラ１から上記２枚の画像をパーソナルコン
ピュータ３に送って、前記合成を合成ソフトとパーソナ
ルコンピュータ３に行わせることにより、高解像度の画
像を得るようにしている。

【００４５】同様に２枚の撮影画像を合成ソフトとプリ
ンタ４に行わせる構成が図１９（ｂ）である。

【００４６】本実施形態によれば、通常のピクセルシフ
ト機能を持っていないデジタルスチルカメラ１でも、別
体のピクセルシフトアダプター２とパーソナルコンピュ
ータ３又はプリンタ４があれば、手軽に高解像度の撮影
を行うことができる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の固
体撮像装置及び解像度変換装置によれば、装置を高価に
することなく且つコンパクト性を失うことなく、容易に
撮影画像の解像度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置の第１の実施形態に係る
構成を示した図である。

【図２】図１に示したプリズムの回転動作を説明する図
である。

【図３】図１に示したプリズムのシフト量を説明する図
である。

【図４】図１の装置によるピクセルシフト撮影動作を説
明する図である。

【図５】図１に示した装置のピクセルシフトアダプター
を用いて高解像度の撮影画像を得られる原理を説明する
図である。

【図６】図１に示したピクセルシフト素子であるプリズ
ムの構造例を示した図である。

【図７】図１に示したピクセルシフトアダプターの実施
例を示した図である。

【図８】図１に示したピクセルシフトアダプターの他の
実施例を示した図である。

【図９】図１に示したピクセルシフトアダプターの更に
他の実施例を示した図である。

【図１０】図１に示した切替ボタンの操作構成例を示し
た図である。

【図１１】本発明の固体撮像装置の第２の実施形態に係
る構成を示した図である。

【図１２】本発明の固体撮像装置の第３の実施形態に係
る構成を示した図である。

【図１３】図１２に示したミラーによるピクセルシフト
動作を説明する図である。

【図１４】本発明の固体撮像装置の第４の実施形態に係
る構成を示した図である。

【図１５】図１４に示した平行板によるピクセルシフト
動作を説明する図である。

【図１６】本発明の固体撮像装置の第５の実施形態に係
る構成を示した図である。

【図１７】図１５の装置でピクセルシフト撮影を行った
時の被写体のずれを説明する図である。

【図１８】図１５の装置でピクセルシフト撮影を行った
時の撮像画像が高解像度になる原理を説明する図であ
る。

【図１９】本発明の固体撮像装置の第６の実施形態に係
る構成を示した図である。

【符号の説明】

１ デジタルスチルカメラ ２ ピクセルシフトアダプター ３ パーソナルコンピュータ ４ プリンタ １１ レンズ １２ ＣＣＤ １３ コリメータレンズ １５ 選択モードボタン １６ スイッチ ２１ プリズム ２１−１、２１−２ ピクセルシフト素子 ２２ 切替ボタン ２４ ミラー ２５ 平行板 ２７ ピクセルシフト機構 ２０１ 台座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天花寺 秀紀 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA13 AB43 AB68 AC42 AC51 AC61 CA01 CA02 CA07 5C024 AX01 BX01 BX06 CX39 CY20 CY33 DX04 DX07 DX08 EX47 GY01 HX58

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピクセルシフト機能で撮影した複数の撮
   像画像を合成する機能を有する固体撮像装置において、 前記固体撮像装置のレンズの前方に配置され、前記レン
   ズに入射される光の光軸をずらすピクセルシフト素子を
   備えた変換装置を具備することを特徴とする固体撮像装
   置。
2. 【請求項２】 前記ピクセルシフト素子を前記変換装置
   に対して挿脱する手段を有することを特徴とする請求項
   １記載の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記ピクセルシフト素子が２枚以上のプ
   リズムを合わせて形成される複合プリズムであることを
   特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 光軸をずらすことが可能なピクセルシフ
   ト素子を筐体内に具備して成る解像度変換装置であっ
   て、前記ピクセルシフト素子が２枚以上のプリズムを合
   わせて形成される複合プリズムでなり、且つこの複合プ
   リズムを形成する単体のプリズムの少なくとも１枚を回
   転させる手段を有することを特徴とする解像度変換装
   置。