JPH06292092A

JPH06292092A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH06292092A
Application number: JP5093859A
Authority: JP
Inventors: Kakuji Kunii; 嘉久治国井
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【構成】例えば偏光方向が水平（Ｈ）方向の撮像光の
み透過させる第１の偏光板１，電圧をオフする毎に上記
Ｈ方向の撮像光を偏光方向が垂直（Ｖ）方向の撮像光に
変換して出射する第１の液晶板２，偏光方向が垂直
（Ｖ）方向の撮像光のみ透過させる第２の偏光板３，電
圧をオフすると上記Ｖ方向の撮像光をＨ方向の撮像光に
変換して出射する第２の液晶板４、及びＶ方向の撮像光
の光路を所定分シフトしてＣＣＤイメージセンサ１０に
照射する水晶板７を設け、上記第１の液晶板２に１フィ
ールド毎に電圧をオンオフし、上記第２の液晶板４に１
フレーム毎に電圧をオンオフする。【効果】画像シフトを行う場合におけるＣＣＤイメー
ジセンサ１０の実質的な露光時間を３フィールドとする
ことができ、動きの速い被写体をブレなく撮像すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）や撮像管等の撮像手段を用いて被写体
の撮像を行うビデオカメラ装置やイメージスキャナ等に
用いて好適な撮像装置に関し、特に、液晶板に印加する
電圧をオンオフして上記撮像手段と撮像光との相対的位
置を電気的にシフトさせながら撮像を行う撮像装置にお
いて、上記撮像手段をフレーム読み出しで使用した場合
における露光時間の短縮化等を図った撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）
は、小型で低消費電力であることからビデオカメラ装置
やイメージスキャナ等に広く用いられている。上記ビデ
オカメラ装置等には、通常は４０万画素程度のＣＣＤイ
メージセンサが設けられているが、この４０万画素程度
のＣＣＤイメージセンサは、撮像管に比べると解像度が
かなり低い。

【０００３】また、近年においては、いわゆる高品位テ
レビジョン受像機（ＨＤテレビジョン受像機）と呼ばれ
る高解像度のテレビジョン受像機が普及してきており、
このＨＤテレビジョン受像機に対応すべく、画素面積を
縮小化し、画素数を２００万画素に増やしたＣＣＤイメ
ージセンサが開発された。

【０００４】しかし、上記画素面積を縮小化すると、固
体撮像素子から出力される撮像信号のレベルが低くなり
Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。このＳ／Ｎ比の低下を考慮
した場合、上記２００万画素の固体撮像素子はもはや限
界に近く、現状では、さらに画素数を増加させて解像度
の向上を図ることは困難となっている。また、上記２０
０万画素のＣＣＤイメージセンサでも、印刷原稿等の入
力用として用いるには、まだ解像度が不十分であり、さ
らに高解像度化が求められている。

【０００５】こうしたことから、固体撮像素子（ＣＣＤ
イメージセンサ）と撮像光の相対的位置を画素ピッチの
１以上の整数分の１づつシフトさせて撮像を行うことに
より空間サンプリング領域を増加し、画素数を増やすこ
となく高解像度化を図ることができる撮像装置が開発さ
れた。

【０００６】この撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサを
圧電素子上に設け、このＣＣＤイメージセンサを１／２
画素ピッチの振幅でフィールド毎に１方向に振動させる
ことにより、上記ＣＣＤイメージセンサに照射する撮像
光を１／２画素ピッチづらして照射（イメージシフト）
することができ、空間サンプリング領域を増加して画素
数を増やすことなく高解像度の画像を得ることができ
る。

【０００７】また、他に、ＣＣＤイメージセンサの前面
に薄いガラス板を設け、このガラス板を微小な角度で振
動させながら撮像を行う撮像装置も知られている。この
撮像装置は、上記ガラス板が振動される毎に、該ＣＣＤ
イメージセンサに照射される撮像光が上記イメージシフ
トされることとなり、空間サンプリング領域を増加する
ことができ、画素数を増やすことなく高解像度の画像を
得ることができる。

【０００８】しかし、このような撮像装置は、ＣＣＤイ
メージセンサ自体を振動させるか、若しくは、ＣＣＤイ
メージセンサの前面に設けたガラス板を振動させるよう
な機械的振動により上記ＣＣＤイメージセンサに照射す
る撮像光をイメージシフトするようにしていたため、機
械的構造が複雑化するうえ、該イメージシフト自体の信
頼性に乏しかった。

【０００９】このため、このような機械的にイメージシ
フトを行う撮像装置の欠点を是正すべく、上記イメージ
シフトを電気的に行うことができるような撮像装置が開
発された。

【００１０】上記電気的にイメージシフトを行う撮像装
置は、例えばＣＣＤイメージセンサとレンズとの間に、
いわゆる複屈折現象を示す光学素子として水晶板が設け
られている。また、上記水晶板の前段には、電圧により
オンオフされ、偏光方向が水平（Ｈ）方向の撮像光（以
下、単にＨ方向の撮像光という。）のみを透過させる偏
光フィルムが張り付けられた液晶板が設けられている。

【００１１】このような撮像装置は、上記偏光フィルム
を介した偏光方向がＨ方向の撮像光が上記液晶板に入射
される。上記液晶板には、例えば１フィールド毎に交流
電圧が印加される。上記液晶板は、交流電圧が印加され
ると入射された上記Ｈ方向の撮像光を偏光方向を変換す
ることなくそのまま出射し、交流電圧が印加されないと
上記Ｈ方向の撮像光を、９０度の偏光角度差を有する偏
光方向が垂直（Ｖ）方向の撮像光（以下、単にＶ方向の
撮像光という。）に変換して出射する。この液晶板から
出射された上記Ｈ方向の撮像光及びＶ方向の撮像光は、
それぞれ上記水晶板に入射される。

【００１２】上記水晶板は、上記Ｈ方向の撮像光が入射
されるとその光路を変換することなくそのまま常光とし
てＣＣＤイメージセンサに照射し、上記Ｖ方向の撮像光
が入射されると、上記Ｈ方向の撮像光の光路に対して、
例えば１／２画素ピッチ分、Ｖ方向の下方向にシフト
し、これを異常光としてＣＣＤイメージセンサに照射す
る。

【００１３】すなわち、上記ＣＣＤイメージセンサに照
射される撮像光としては、上記常光と、該常光の照射位
置に対して１／２画素ピッチ分Ｖ方向の下方向にシフト
された異常光が１フィールド毎に交互に照射されること
となる。このため、空間サンプリング領域を増加するこ
とができ解像度を高めることができる。

【００１４】この電気的にイメージシフト行う撮像装置
は、上述の機械的にイメージシフトを行う撮像装置と比
較して、複雑な機構系を必要とする可動部がないことか
らイメージシフトの信頼性を高めることができ、また、
簡単な構造で製作することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電気的に
イメージシフトを行う撮像装置は、上記ＣＣＤイメージ
センサをフレーム読み出しで使用すると、１画像分の撮
像に要する露光時間が、６フィールド分という、かなり
長い露光時間を必要とする。

【００１６】このため、被写体の動きが速いと、撮像し
た画像にブレを生ずるという問題があった。

【００１７】上記露光時間は、上記ＣＣＤイメージセン
サとしていわゆる電子シャッタ機能を有するものを設
け、この電子シャッタ機能を利用して露光時間の調整を
することにより、４フィールド分の露光時間まで短縮す
ることができる。しかし、上記電子シャッタ機能を利用
して露光時間を４フィールド分としても、上記速い動き
の被写体に係る撮像画像のブレの問題を解決することは
できなかった。

【００１８】本発明は、上述のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、フレーム読み出しで撮像手段を使用す
る場合において、上記撮像手段の露光時間を短縮化する
ことにより、速い動きの被写体の撮像画像にブレを生ず
ることなく、高解像度な撮像を行うことができるような
撮像装置の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光のみを透過
させる第１の偏光手段と、電圧のオンオフに応じて上記
第１の偏光手段からの撮像光の偏光方向を回転させ、こ
の偏光方向を回転させた上記第１の偏光手段からの撮像
光を出射する第１の回転手段と、上記第１の回転手段か
らの撮像光のうち、偏光方向が、上記第１の偏光手段の
偏光方向に対して直交する偏光方向の撮像光のみを透過
させる第２の偏光手段と、電圧のオンオフに応じて上記
第２の偏光手段からの撮像光の偏光方向を回転させ、こ
の偏光方向を回転させた上記第１の偏光手段からの撮像
光を出射する第２の回転手段と、上記第２の回転手段か
らの撮像光の偏光方向に応じて、該撮像光の光路を所定
分シフトし、この光路を所定分シフトした撮像光を異常
光として出射し、また、該撮像光の光路をシフトせず、
この光路をシフトしない撮像光を常光として出射する複
屈折手段と、上記複屈折手段から照射される常光又は異
常光に基づいて撮像信号を形成して出力するフレーム読
み出し型の撮像手段とを有することを特徴として上述の
課題を解決する。

【００２０】また、本発明に係る撮像装置は、上記第１
の回転手段を１フィールド毎に電圧をオンオフして制御
し、上記第２の回転手段を１フレーム毎に電圧をオンオ
フして制御する制御手段を有することを特徴として上述
の課題を解決する。

【００２１】また、本発明に係る撮像装置は、上記第
１，第２の偏光手段及び上記第１，第２の回転手段は、
撮像レンズの外側にそれぞれ設けられ、上記第１の偏光
手段及び上記第１の回転手段は、着脱自在であることを
特徴として上述の課題を解決する。

【００２２】

【作用】本発明に係る撮像装置は、撮像が開始される
と、第１の偏光手段が、上記撮像光のうち偏光方向が例
えば水平（Ｈ）方向の撮像光のみを透過させる。このＨ
方向の撮像光は、第１の回転手段に入射される。上記第
１の回転手段は、例えば電圧がオフのときは上記Ｈ方向
の撮像光の偏光方向を垂直（Ｖ）方向に偏光して上記第
２の偏光手段に入射し、電圧がオンのときは、上記Ｈ方
向の撮像光をそのまま透過させて第２の偏光手段に入射
する。上記第２の偏光手段は、上記第１の回転手段から
Ｈ方向の撮像光が入射されたときには、これを透過させ
ず、上記第１の回転手段からＶ方向の撮像光が入射され
たときには、これを透過させて第２の回転手段に照射す
る。上記第２の回転手段は、例えば電圧がオンされたと
きには、上記第２の偏光手段から入射されるＶ方向の撮
像光をそのまま複屈折手段に照射し、電圧がオフされた
ときには上記Ｖ方向の撮像光をＨ方向の撮像光に変換し
て上記複屈折手段に照射する。上記複屈折手段は、上記
Ｈ方向の撮像光が入射された場合、該Ｈ方向の撮像光の
光路をシフトすることなくそのまま常光として撮像手段
に照射し、上記Ｖ方向の撮像光が入射された場合、この
Ｖ方向の撮像光の光路を所定分シフトし異常光として上
記撮像手段に照射する。上記撮像手段は、フレーム読み
出し型の撮像手段となっており、上記水晶板から照射さ
れる常光又は異常光に基づいて撮像信号を形成して出力
する。

【００２３】ここで、制御手段は、上記第１の液晶板
を、１フィールド毎に電圧をオンオフして制御し、上記
第２の液晶板を、例えば上記第１の液晶板に最初に電圧
をオンするタイミングで１フレーム分電圧をオフし、次
のフレームでは電圧をオンするように電圧をオンオフし
て制御する。

【００２４】これにより、撮像開始後の最初の１フィー
ルド目には、上記第１の回転手段に電圧がオンされるた
め、上記第２の偏光手段にＨ方向の撮像光が入射され
る。上記第２の偏光手段は、上述のように上記Ｖ方向の
撮像光のみを透過させるため、この最初の１フィールド
目には、上記撮像手段に撮像光が照射されることはな
い。

【００２５】次に、２フィールド目には上記第１，第２
の回転手段に電圧がオフされるため、上記第１の回転手
段からＶ方向の撮像光が出射され、このＶ方向の撮像光
が第２の偏光手段を介して第２の回転手段に入射され、
この第２の回転手段によりＨ方向の撮像光に変換され上
記複屈折手段に照射される。上記複屈折手段は、上記Ｈ
方向の撮像光の光路をシフトせず常光として上記撮像手
段に照射する。上記撮像手段は、この２フィールド目
に、上記常光に係る電荷の蓄積を行う。この２フィール
ド目に上記撮像手段に蓄積された上記常光に係る電荷の
うち、偶数ラインの電荷は３フィールド目に読み出され
撮像信号として出力され、奇数ラインの電荷は４フィー
ルド目に読み出され撮像信号として出力される。

【００２６】次に、３フィールド目には上記第１の回転
手段に電圧がオンされるため、上記第２の偏光手段にＨ
方向の撮像光が入射され、上記１フィールド目と同じ
く、上記撮像手段には撮像光は照射されない。

【００２７】次に、４フィールド目には、上記第１の回
転手段に電圧がオフされ、上記第２の回転手段に電圧が
オンされるため、上記第１の回転手段からＶ方向の撮像
光が出射され、このＶ方向の撮像光が第２の偏光手段及
び第２の回転手段を介して上記複屈折手段に入射され
る。上記複屈折手段は、上記Ｖ方向の撮像光の光路を所
定分シフトし異常光として上記撮像手段に照射する。上
記撮像手段は、この４フィールド目に、上記異常光に係
る電荷の蓄積を行う。この４フィールド目に上記撮像手
段に蓄積された上記異常光に係る電荷のうち、偶数ライ
ンの電荷は５フィールド目に読み出され撮像信号として
出力され、奇数ラインの電荷は６フィールド目に読み出
され撮像信号として出力される。

【００２８】上記４フィールド目及び６フィールド目に
出力される撮像信号は、上記常光により形成されたもの
であり、上記５フィールド目及び６フィールド目に出力
される撮像信号は、上記常光の光路に対して所定分シフ
トされた光路を有する異常光により形成されたものであ
る。このため、この常光に係る撮像信号及び異常光に係
る撮像信号から形成される画像を、高解像度なものとす
ることができる。

【００２９】また、上記撮像手段に撮像光（常光又は異
常光）を照射する時間（露光時間）は、上記２フィール
ド目及び上記４フィールド目である。このため、上述の
ような画像シフト処理を行うための、実質的な露光時間
を２フィールド目〜４フィールド目の計３フィールドと
することができる。

【００３０】また、上記第１，第２の回転手段への電圧
をそれぞれ終始オフすることにより、上記第１の偏光手
段を介して上記第１の回転手段に入射されたＨ方向の撮
像光が、該第１の回転手段によりＶ方向の撮像光に変換
され、このＶ方向の撮像光が上記第２の偏光手段を介し
て上記第２の回転手段に入射され、該第２の回転手段に
よりＨ方向の撮像光に変換されて上記複屈折手段に入射
され、この複屈折手段により常光とされる。そして、こ
の常光のみが、終始、上記撮像手段に照射される。従っ
て、当該撮像装置を画像シフトを行わない撮像装置とし
て用いることができる。

【００３１】また、上記第１の回転手段への電圧を終始
オフし、上記第２の回転手段への電圧を、例えば１フィ
ールド毎にオンオフすることにより、上記撮像手段に１
フィールド毎に上記常光及び異常光を照射することがで
きる。従って、当該撮像装置を画像シフトを行う撮像装
置として用いることができる。

【００３２】また、上記第１の回転手段への電圧をオフ
したときには上記撮像手段に撮像光（常光又は異常光）
の照射がなされ、該第１の回転手段への電圧をオンした
ときには上記撮像手段への撮像光の照射はなされない。
このため、この第１の回転手段への電圧をオフするタイ
ミングを制御することにより、当該撮像装置をシャッタ
機能を有する撮像装置として用いることができる。

【００３３】なお、本発明に係る撮像装置は、上記第
１，第２の偏光手段及び上記第１，第２の回転手段は、
それぞれ撮像レンズの外側に設けられているうえ、上記
第１の偏光手段及び上記第１の回転手段は着脱自在とな
っている。

【００３４】このため、上記第１の偏光手段及び第１の
回転手段を取り外した場合は、当該撮像装置を画像シフ
トを行う撮像装置及び画像シフトを行わない撮像装置と
して使用することができ、上記第１の偏光手段及び第１
の回転手段を取り付けた場合は、当該撮像装置を、上記
３フィールドの露光時間で画像シフトを行う撮像装置及
び上記シャッタ機能を有する撮像装置として使用するこ
とができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明に係る撮像装置の実施例につい
て図面を参照しながら説明する。

【００３６】本発明に係る実施例の撮像装置は、図１に
示すように撮像光のうち偏光方向が例えば水平（Ｈ）方
向の撮像光（以下、単にＨ方向の撮像光という。）のみ
を透過させる第１の偏光板（第１の偏光手段）１と、例
えば電圧がオンされると上記Ｈ方向の撮像光をそのまま
透過させ、電圧がオフされると上記Ｈ方向の撮像光を偏
光方向が垂直（Ｖ）方向の撮像光（以下、単にＶ方向の
撮像光という。）に変換して出射するねじれマティック
型の第１の液晶板（第１の回転手段）２と、上記第１の
液晶板２からの撮像光のうち、上記Ｖ方向の撮像光の撮
像光のみを透過させる第２の偏光板（第２の偏光手段）
３と、例えば電圧がオンされると上記第２の偏光板３か
らのＶ方向の撮像光をそのまま透過させ、電圧がオフさ
れると上記Ｖ方向の撮像光をＨ方向の撮像光に変換して
出射するねじれマティック型の第２の液晶板（第２の回
転手段）４とを有している。

【００３７】また、上記撮像装置は、上記第２の液晶板
４からの上記Ｈ方向又はＶ方向の撮像光を収束して出射
する撮像レンズ５と、上記撮像レンズ５からのＨ方向又
はＶ方向の撮像光から赤外線成分を除去して出射する赤
外線カットフィルタ（ＩＲフィルタ）６と、上記ＩＲフ
ィルタ６を介して上記Ｖ方向の撮像光が入射されると、
このＶ方向の撮像光の光路を所定分（例えば１／２画素
ピッチ分）シフトし異常光として出射し、上記Ｈ方向の
撮像光が入射されると、このＨ方向の撮像光の光路をシ
フトせずにそのまま常光として出射する水晶板（複屈折
手段）７とを有している。

【００３８】また、上記撮像装置は、上記水晶板７から
入射される常光及び異常光を円偏光化して出射する位相
差板８と、光学ローパスフィルタ（ＬＰＦ）９と、上記
光学ＬＰＦ９からの常光又は異常光を受光して光電変換
を行い、該常光に係る撮像信号を形成するとともに上記
異常光に係る撮像信号を形成するＣＣＤイメージセンサ
（撮像手段）１０と、上記第１，第２の液晶板２，５に
印加する電圧をオンオフする液晶制御回路（制御手段）
１１とを有している。

【００３９】なお、上記ＣＣＤイメージセンサ１０とし
ては、いわゆるフレーム読み出し型のＣＣＤイメージセ
ンサが設けられている。

【００４０】次に、このような構成を有する本実施例に
係る撮像装置の動作説明をする。

【００４１】上記図１に示した本実施例に係る撮像装置
において、撮像が開始されると、撮像光が上記第１の偏
光板１に入射される。

【００４２】上記第１の偏光板１は、上記撮像光のう
ち、偏光方向がＨ方向の撮像光のみ透過させる。このＨ
方向の撮像光は、第１の液晶板２に入射される。

【００４３】上記第１の液晶板２に印加される電圧は、
液晶制御回路１１により、図２（ａ）に示すように１フ
ィールド毎にオンオフされている。このため、上記第１
の液晶板２に入射された上記Ｈ方向の撮像光は、図２
（ａ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ２間である１フィールド目，
時刻ｔ３〜時刻ｔ４間である３フィールド目，時刻ｔ５
〜時刻ｔ６間である５フィールド目・・・には、そのま
まＨ方向の撮像光として第２の偏光板３に入射され、図
２（ａ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ３間である２フィールド
目，時刻ｔ４〜時刻ｔ５間である４フィールド目，時刻
ｔ６〜時刻ｔ７間である６フィールド目・・・には、偏
光方向がＶ方向の撮像光に変換されて上記第２の偏光板
３に入射される。

【００４４】上記第２の偏光板３は、偏光方向がＶ方向
の撮像光のみ透過させる。このため、上記２，４，６フ
ィールド目の偶数フィールドに入射されるＶ方向の撮像
光は、該第２の偏光板３を透過することとなる。また、
上記１，３，５フィールド目の奇数フィールドに入射さ
れるＨ方向の撮像光は透過しないこととなる。この第２
の偏光板３を透過した上記Ｖ方向の撮像光は、次に第２
の液晶板４に入射される。

【００４５】上記第２の液晶板４に印加される電圧は、
上記液晶制御回路１１により、図２（ｂ）の時刻ｔ１〜
時刻ｔ３間の１フレーム目は電圧がオフされ、時刻ｔ３
〜時刻ｔ５の２フレーム目は電圧がオンされる等のよう
に１フレーム毎に電圧がオンオフされている。また、こ
の第２の液晶板４は、電圧がオフされると入射された撮
像光の偏光方向を回転させることなくそのまま出射し、
電圧がオンされると入射される撮像光の偏光方向を回転
させて出射するようになっている。

【００４６】従って、上記２フィールド目には上記第２
の液晶板４への電圧がオフされるため、該２フィールド
目に上記第２の液晶板４に入射された上記Ｖ方向の撮像
光は、上記第２の液晶板４により、その偏光方向が回転
されＨ方向の撮像光として撮像レンズ５に入射される。

【００４７】また、上記４フィールド目には上記第２の
液晶板４への電圧がオンされるため、該４フィールド目
に上記第２の液晶板４に入射された上記Ｖ方向の撮像光
は、そのまま上記第２の液晶板４を透過して上記撮像レ
ンズ５に入射される。

【００４８】上記撮像レンズ５は、上記Ｈ方向の撮像光
及び上記Ｖ方向の撮像光を収束し、これをＩＲフィルタ
６に入射する。上記ＩＲフィルタ６は、上記Ｈ方向の撮
像光及び上記Ｖ方向の撮像光から赤外線成分を除去し、
これを水晶板７に入射する。

【００４９】上記水晶板７は、上記Ｖ方向の撮像光が入
射されるとその光路を例えば１／２画素ピッチ分シフト
し、この光路をシフトしたＶ方向の撮像光を異常光とし
て位相差板８に入射する。また、上記Ｈ方向の撮像光が
入射されると、その光路をシフトせず、この光路をシフ
トしないＶ方向の撮像光を常光として上記位相差板８に
入射する。

【００５０】上記位相差板８は、上記常光及び異常光を
円偏光化し、これを光学ＬＰＦ９を介してＣＣＤイメー
ジセンサ１０に照射する。

【００５１】従って、上記ＣＣＤイメージセンサ１０に
は、上記２フィールド目に上記常光が照射され、上記４
フィールド目に上記異常光が照射されることとなる。

【００５２】上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記２
フィールド目に照射される常光に応じて図２（ｅ）の時
刻ｔ２〜時刻ｔ３間に示すように電荷の蓄積を行い、こ
の電荷のうち偶数（Ｏｄｄ）ラインの電荷を、同図
（ｃ）の時刻ｔ３に示すＯｄｄ用読み出しパルスによ
り、同図（ｇ）の時刻ｔ３〜時刻ｔ４間の１フィールド
かけて読み出し（３フィールド目に読み出し）、これを
シフトなしＯｄｄ用撮像信号として図示しない撮像信号
処理回路に供給する。また、奇数（Ｅｖｅｎ）ラインの
電荷を図２（ｄ）の時刻ｔ４に示すＥｖｅｎ用読み出し
パルスにより、同図（ｈ）の時刻ｔ４〜時刻ｔ５間の１
フィールドかけて読み出し（４フィールド目に読み出
し）、これをシフトなしＥｖｅｎ用撮像信号として上記
撮像信号処理回路に供給する。

【００５３】また、上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、
上記４フィールド目に照射される異常光に応じて図２
（ｆ）の時刻ｔ４〜時刻ｔ５間に示すように電荷の蓄積
を行い、この電荷のうちＯｄｄラインの電荷を、同図
（ｃ）の時刻ｔ５に示すＯｄｄ用読み出しパルスによ
り、同図（ｉ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ６間の１フィールド
かけて読み出し（５フィールド目に読み出し）、これを
シフトありＯｄｄ用撮像信号として図示しない撮像信号
処理回路に供給する。また、奇数（Ｅｖｅｎ）ラインの
電荷を図２（ｄ）の時刻ｔ６に示すＥｖｅｎ用読み出し
パルスにより、同図（ｊ）の時刻ｔ６〜時刻ｔ７間の１
フィールドかけて読み出し（６フィールド目に読み出
し）、これをシフトありＥｖｅｎ用撮像信号として上記
撮像信号処理回路に供給する。

【００５４】上記撮像信号処理回路は、上記シフトなし
Ｏｄｄ用撮像信号及びシフトなしＥｖｅｎ用撮像信号か
ら１フィールド分の撮像信号（シフトなしフィールド撮
像信号）を形成するとともに、上記シフトありＯｄｄ用
撮像信号及びシフトありＥｖｅｎ用撮像信号から１フィ
ールド分の撮像信号（シフトありフィールド撮像信号）
を形成する。そして、このシフトなしフィールド撮像信
号及びシフトありフィールド撮像信号を、例えば図示し
ないモニタ装置に供給する。

【００５５】上記シフトなしフィールド撮像信号は、上
記常光に基づいて形成されたものであり、上記シフトあ
りフィールド撮像信号は、上記異常光に基づいて形成さ
れたものである。このため、上記シフトありフィールド
撮像信号は、上記シフトなしフィールド撮像信号に対し
て１／２画素ピッチ分シフトされたものとなる。従っ
て、上記シフトされていない１フィールドの撮像信号
（シフトなしフィールド撮像信号）及び上記シフトのさ
れた１フィールドの撮像信号（シフトありフィールド撮
像信号）で上記モニタ装置上に１フレーム分の表示画像
が形成されることとなり、空間サンプリング領域を増加
した撮像信号に係る高解像度な表示画像を上記モニタ装
置上に形成することができる。

【００５６】一方、このような画像シフト処理を行うた
めには、上記シフトなしフィールド撮像信号及びシフト
ありフィールド撮像信号を形成する必要があるが、上記
シフトなしフィールド撮像信号は、上記２フィールド目
に上記ＣＣＤイメージセンサ１０に撮像光（常光）を照
射することにより形成され、上記シフトありフィールド
撮像信号は、上記４フィールド目に上記ＣＣＤイメージ
センサ１０に撮像光（異常光）を照射することにより形
成される。

【００５７】このため、本実施例に係る撮像装置は、上
記２フィールド目〜４フィールド目の計３フィールド分
の露光時間で、上記画像シフト処理に係る１画像分（１
フレーム分）の撮像信号を形成することができる。

【００５８】従って、動きの速い被写体の撮像を行う場
合、上記３フィールドの露光時間で１画像分の撮像を行
うことができるため、ブレのない、高解像度な表示画像
を得ることができる。

【００５９】なお、液晶板は、電圧をオフしてからも電
圧オン時の特性をしばらく維持してしまう（電圧オフ時
の反応が鈍い）問題がある。これは、電圧をオンしてい
る時間が長いほど顕著となる。

【００６０】しかし、上記第１の液晶板２は１フィール
ド毎という短い間隔で電圧がオンオフされるため、上記
電圧オン時の特性を維持する時間が上記露光時間に影響
を及ぼすことはない。また、上記第２の液晶板４は、１
フレーム毎に電圧がオンオフされるが、図２（ｂ）の斜
線で示すように電圧がオフされたときに上記電圧オン時
の特性を維持してしまっても、この電圧オン時の特性を
維持する時間は、上記撮像手段に撮像光が照射されてい
ない時間内（時刻ｔ１〜時刻ｔ２，時刻ｔ５〜時刻ｔ６
・・・）であるため、上記露光時間に影響を及ぼすこと
がない。

【００６１】このため、上記第１，第２の液晶板２，４
として安価な液晶板を設けることができ、当該撮像装置
のローコスト化に貢献することができる。

【００６２】次に、本実施例に係る撮像装置は、上記第
１の液晶板２への電圧の印加時間を制御することによ
り、例えば１フィールド内において複数回のシャッタを
きることができる。

【００６３】すなわち、１フィールド内において３回の
シャッタをきる場合、上記液晶制御回路１１は、図３
（ａ）の時刻ｔ１１〜時刻ｔ１６の２フィールド目にお
いて、上記第１の液晶板２への電圧を、同図（ａ）の時
刻ｔ１１〜時刻ｔ１２間はオフし、時刻ｔ１２〜時刻ｔ
１３間はオンし、時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４間はオフし、
時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５間はオンし、時刻ｔ１５〜時刻
ｔ１６間はオフする。

【００６４】また、上記液晶制御回路１１は、図３
（ｂ）の時刻ｔ１０〜時刻ｔ１６に示す１フレーム目に
は上記第２の液晶板４への電圧をオフする。

【００６５】これにより、上記第１の液晶板２への電圧
がオンされる上記時刻ｔ１２〜ｔ１３間及び時刻ｔ１４
〜ｔ１５間において、上記第１の偏光板１を介して上記
第１の液晶板２に入射された上記Ｈ方向の撮像光は、偏
光方向がそのままで該第１の液晶板２を透過するため、
偏光方向がＶ方向の撮像光のみ透過させる上記第２の偏
光板３を透過することがない。このため、上記時刻ｔ１
２〜ｔ１３間及び時刻ｔ１４〜ｔ１５間は、上記ＣＣＤ
イメージセンサ１０に撮像光は照射されない。

【００６６】また、上記第１の液晶板２への電圧がオフ
される上記時刻ｔ１１〜ｔ１２間，時刻ｔ１３〜ｔ１４
間、及び、時刻ｔ１５〜ｔ１６間において、上記第１の
偏光板１を介して上記第１の液晶板２に入射された上記
Ｈ方向の撮像光は、該第１の液晶板２によりＶ方向の撮
像光として上記第２の偏光板３に入射され、この第２の
偏光板３を透過して第２の液晶板４に入射される。上記
第２の液晶板４には、上述のように時刻ｔ１０〜時刻ｔ
１６の１フレーム間において、電圧がオフされているた
め、上記Ｖ方向の撮像光は、偏光方向がＨ方向の撮像光
とされ上記ＩＲフィルタ６を介して水晶板７に入射され
る。上記水晶板７は、上記Ｈ方向の撮像光の光路をシフ
トすることなく、これを常光として位相差板８及び光学
ＬＰＦ９を介して上記ＣＣＤイメージセンサ１０に照射
する。

【００６７】すなわち、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
には、上記２フィールド目において、上記時刻ｔ１１〜
ｔ１２間，時刻ｔ１３〜ｔ１４間、及び、時刻ｔ１５〜
ｔ１６間の３回に分けて上記常光が照射されることとな
る。言い換えれば、１フィールド間に３回のシャッタが
きられたこととなる。

【００６８】上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記３
回に分けて照射される常光を受光して図３（ｅ）の時刻
ｔ１１〜時刻ｔ１６に示すように電荷の蓄積を行い、こ
の蓄積した電荷のうちＯｄｄラインの電荷を同図（ｃ）
の時刻ｔ１６に示すＯｄｄ用読み出しパルスにより１フ
ィールドかけて読み出し、これを同図（ｇ）の時刻ｔ１
６〜時刻ｔ１７に示すようなシフトなしＯｄｄ用撮像信
号として上記撮像信号処理回路に供給する。また、Ｅｖ
ｅｎラインの電荷を図３（ｄ）の時刻ｔ１７に示すＥｖ
ｅｎ用読み出しパルスにより１フィールドかけて読み出
し、これを同図（ｈ）の時刻ｔ１７〜時刻ｔ２２に示す
ようなシフトなしＯｄｄ用撮像信号として上記撮像信号
処理回路に供給する。

【００６９】また、上記液晶制御回路１１は、図３
（ａ）の時刻ｔ１７〜時刻ｔ２２の４フィールド目にお
いて、上記第１の液晶板２への電圧を、同図（ａ）の時
刻ｔ１７〜時刻ｔ１８間はオフし、時刻ｔ１８〜時刻ｔ
１９間はオンし、時刻ｔ１９〜時刻ｔ２０間はオフし、
時刻ｔ２０〜時刻ｔ２１間はオンし、時刻ｔ２１〜時刻
ｔ２２間はオフする。

【００７０】また、上記液晶制御回路１１は、図３
（ｂ）の時刻ｔ１６〜時刻ｔ２２に示す２フレーム目に
は上記第２の液晶板４への電圧をオンする。

【００７１】これにより、上記第１の液晶板２への電圧
がオンされる上記時刻ｔ１８〜ｔ１９間及び時刻ｔ２０
〜ｔ２１間において、上記第１の偏光板１を介して上記
第１の液晶板２に入射された上記Ｈ方向の撮像光は、偏
光方向がそのままで該第１の液晶板２を透過するため、
偏光方向がＶ方向の撮像光のみ透過させる上記第２の偏
光板３を透過することがない。このため、上記時刻ｔ１
８〜ｔ１９間及び時刻ｔ２０〜ｔ２１間は、上記ＣＣＤ
イメージセンサ１０に撮像光は照射されない。

【００７２】また、上記第１の液晶板２への電圧がオフ
される上記時刻ｔ１７〜ｔ１８間，時刻ｔ１９〜ｔ２０
間、及び、時刻ｔ２１〜ｔ２２間において、上記第１の
偏光板１を介して上記第１の液晶板２に入射された上記
Ｈ方向の撮像光は、該第１の液晶板２によりＶ方向の撮
像光として上記第２の偏光板３に入射され、この第２の
偏光板３を透過して第２の液晶板４に入射される。上記
第２の液晶板４には、上述のように時刻ｔ１６〜時刻ｔ
２２の１フレーム間において、電圧がオンされているた
め、上記Ｖ方向の撮像光は、そのまま上記ＩＲフィルタ
６を介して水晶板７に入射される。上記水晶板７は、上
記Ｖ方向の撮像光の光路を１／２画素ピッチ分シフトし
これを異常光として位相差板８及び光学ＬＰＦ９を介し
て上記ＣＣＤイメージセンサ１０に照射する。

【００７３】すなわち、上記ＣＣＤイメージセンサ１０
には、上記４フィールド目において、上記時刻ｔ１７〜
ｔ１８間，時刻ｔ１９〜ｔ２０間、及び、時刻ｔ２１〜
ｔ２２間の３回に分けて上記異常光が照射されることと
なる。言い換えれば、１フィールド間に３回のシャッタ
がきられたこととなる。

【００７４】上記ＣＣＤイメージセンサ１０は、上記３
回に分けて照射される異常光を受光して図３（ｆ）の時
刻ｔ１７〜時刻ｔ２２に示すように電荷の蓄積を行い、
この蓄積した電荷のうちＯｄｄラインの電荷を同図
（ｃ）の時刻ｔ２２に示すＯｄｄ用読み出しパルスによ
り１フィールドかけて読み出し、これを同図（ｉ）の時
刻ｔ２２〜時刻ｔ２３に示すようなシフトありＯｄｄ用
撮像信号として上記撮像信号処理回路に供給する。ま
た、Ｅｖｅｎラインの電荷を図３（ｄ）の時刻ｔ２３に
示すＥｖｅｎ用読み出しパルスにより１フィールドかけ
て読み出し、これを同図（ｊ）の時刻ｔ２３〜時刻ｔ２
４に示すようなシフトなしＯｄｄ用撮像信号として上記
撮像信号処理回路に供給する。

【００７５】上記撮像信号処理回路は、上記シフトなし
Ｏｄｄ用撮像信号，シフトなしＥｖｅｎ用撮像信号、及
び、上記シフトありＯｄｄ用撮像信号，シフトありＥｖ
ｅｎ用撮像信号に基づいて、上述のように高解像度用の
撮像信号を形成し、これを上記モニタ装置に供給する。

【００７６】このように、本実施例に係る撮像装置は、
上記第１の液晶板２への電圧をオフするタイミングを例
えば１フィールド間において複数回制御することによ
り、１フィールド内において複数回のシャッタをきるこ
とができる。

【００７７】また、上記第１の液晶板２への電圧を１フ
ィールド内において１回のみオフ制御するようにし、こ
の１回のみ電圧をオフするタイミングを、上記Ｏｄｄ用
読み出しパルスが供給されるタイミングから逆算して設
定することにより、所望のシャッタ速度を実現すること
ができる。

【００７８】次に、本実施例に係る撮像装置は、図１に
点線で囲って示す、上記第１の偏光板１及び第１の液晶
板２が着脱自在となっている。

【００７９】このため、上記第１の偏光板１及び第１の
液晶板２が取り外して使用する場合、上記第２の液晶板
４への電圧を終始オンし、若しくは、終始オフすること
により、上述の画像シフトを行わない撮像装置として使
用することができる。また、上記第２の液晶板４への電
圧を、例えば１フィールド毎にオンオフ制御することに
より、上記ＣＣＤイメージセンサ１０に１フィールド毎
に常光又は異常光を照射することができ、上記画像シフ
トを行う撮像装置として使用することができる。

【００８０】また、上記第１の偏光板１及び第１の液晶
板２が取り付けて使用する場合は、当該撮像装置を、上
記画像シフトを行わない撮像装置及び画像シフトを行う
撮像装置として使用することができるうえ、上述のよう
に、３フィールドの露光時間で画像シフトを行う撮像装
置、及び、上記シャッタ機能を有する撮像装置として使
用することができる。

【００８１】このため、撮像する被写体に応じて上述の
各機能を使い分けることを可能とすることができる。

【００８２】また、既存の画像シフトを行う撮像装置
は、上記第１の偏光板１及び第１の液晶板２を取り外し
た構造、すなわち、第２の偏光板３〜ＣＣＤイメージセ
ンサ１０で構成されている。このため、既存の撮像装置
の光学系を変更することがなく、上記第２の偏光板３の
前段に、着脱自在とした上記第１の偏光板１及び第１の
液晶板２を設けるのみの簡単な構成で上述の効果を得る
ことができる撮像装置を構成することができる。従っ
て、当該撮像装置をローコストで作製することができ
る。

【００８３】また、上記画像シフトを行うためには上記
第２の偏光板３及び第２の液晶板４が必要であり、上記
シャッタ機能を設けるためには上記第１の偏光板１，第
１の液晶板２及び第２の偏光板３が必要であるが、この
撮像装置のように、上記第２の偏光板３の前段に、上記
第１の偏光板１及び第１の液晶板２を設けることで、上
記第２の偏光板３を、上記画像シフト時及びシャッタ機
能使用時で共用することができる。このため、偏光板１
枚分の材料費を節約することができ、上記ローコスト化
を達成することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
係る撮像装置は、画像シフトを行う場合における１画像
分の実質的な露光時間を３フィールド分とすることがで
きる。このため、被写体の動きが速くても、ブレが無く
且つ高解像度の撮像画像を得ることができる。

【００８５】また、第１，第２の偏光手段への電圧のオ
ンオフの仕方により、画像シフトを行わない撮像装置，
画像シフトを行う撮像装置，画像シフトを３フィールド
の露光時間で行う撮像装置、及び、シッタ機能を有する
撮像装置として用いることができる。このため、被写体
に応じて上記各機能を使い分けることができる。

【００８６】また、上記第１の偏光手段及び第１の回転
手段が着脱自在となっているため、既存の画像シフトを
行う撮像装置に上記第１の偏光手段及び第１の回転手段
を取り付けるだけの簡単な構成で、上記４つの機能を有
する撮像装置を実現することができる。

【００８７】なお、第１，第２の回転手段として液晶板
を設けるとすると、該液晶板は、電圧をオフしてからも
電圧オン時の特性をしばらく維持してしまう（電圧オフ
時の反応が鈍い）問題がある。これは、電圧をオンして
いる時間が長いほど顕著となる。

【００８８】しかし、上記第１の回転手段は１フィール
ド毎という短い間隔で電圧がオンオフされるため、上記
電圧オン時の特性を維持する時間が上記露光時間に影響
を及ぼすことはない。また、上記第２の回転手段は、１
フレーム毎に電圧がオンオフされるが、電圧がオフされ
たときに上記電圧オン時の特性を維持してしまっても、
この電圧オン時の特性を維持する時間は、上記撮像手段
に撮像光が照射されていない時間内であるため、上記露
光時間に影響を及ぼすことがない。このため、上記第
１，第２の回転手段として安価な液晶板を設けても、上
述の効果を達成することができる。従って、上記安価な
液晶板を設けられる分、当該撮像装置を安価に作製する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の実施例のブロック図で
ある。

【図２】３フィールドの露光時間で画像シフトを行う場
合における上記実施例の撮像装置の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図３】上記実施例の撮像装置のシャッタ機能を説明す
るためのタイムチャートである。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・・第１の偏光板２・・・・・・・・・・第１の液晶板３・・・・・・・・・・第２の偏光板４・・・・・・・・・・第２の液晶板５・・・・・・・・・・撮像レンズ６・・・・・・・・・・赤外線カットフィルタ（ＩＲフ
ィルタ）７・・・・・・・・・・水晶板８・・・・・・・・・・位相差板９・・・・・・・・・・光学ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）１０・・・・・・・・・ＣＣＤイメージセンサ１１・・・・・・・・・液晶制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光のうち偏光方向が１方向の撮像光
のみを透過させる第１の偏光手段と、電圧のオンオフに応じて上記第１の偏光手段からの撮像
光の偏光方向を回転させ、この偏光方向を回転させた上
記第１の偏光手段からの撮像光を出射する第１の回転手
段と、上記第１の回転手段からの撮像光のうち、偏光方向が、
上記第１の偏光手段の偏光方向に対して直交する偏光方
向の撮像光のみを透過させる第２の偏光手段と、電圧のオンオフに応じて上記第２の偏光手段からの撮像
光の偏光方向を回転させ、この偏光方向を回転させた上
記第１の偏光手段からの撮像光を出射する第２の回転手
段と、上記第２の回転手段からの撮像光の偏光方向に応じて、
該撮像光の光路を所定分シフトし、この光路を所定分シ
フトした撮像光を異常光として出射し、また、該撮像光
の光路をシフトせず、この光路をシフトしない撮像光を
常光として出射する複屈折手段と、上記複屈折手段から照射される常光又は異常光に基づい
て撮像信号を形成して出力するフレーム読み出し型の撮
像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】上記第１の回転手段を１フィールド毎に
電圧をオンオフして制御し、上記第２の回転手段を１フ
レーム毎に電圧をオンオフして制御する制御手段を有す
ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】上記第１，第２の偏光手段及び上記第
１，第２の回転手段は、撮像レンズの外側にそれぞれ設
けられ、上記第１の偏光手段及び上記第１の回転手段
は、着脱自在であることを特徴とする請求項１記載の撮
像装置。