JPH07212660A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子周辺の構造を複雑化させること
なく高解像な画像が得られるようにすることを目的とす
る。 【構成】 駆動ステージ１上に設置された被写体を駆動
手段３によってＸ−Ｙ方向へ任意に移動させながらその
都度カメラ部５で撮影して画像情報を取り込むようにす
ることにより、上記カメラ部５に設置されている固体撮
像素子の一画素あるいは１／２画素に相当する１点につ
いて複数の画像情報を得ることができるようにして、複
雑な構成のカメラで撮影したのと同様な高画質な画像を
簡単な構成のカメラ部５で撮影して得られるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
に、高解像度固体撮像装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、固体撮像装置の普及により、様々
の分野で固体撮像装置が活用されている。そして、特に
最近は高解像度固体撮像装置の要望が高まっているの
で、固体撮像装置の本体は小型であることが望まれる。
この要望を満たすために、また低コストを実現するため
にも固体撮像素子は小面積のものが必要である。

【０００３】しかし、半導体を製造する際の技術上の問
題や高画素化にも限度があるので、小面積の固体撮像素
子を低コストで実現するのが困難である。そこで、高解
像度撮像装置を比較的簡単に実現するための手段とし
て、ピエゾ素子等を使って固体撮像素子の位置を移動さ
せることで、見掛け上の画素数を増やす手段が考えられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、固体撮像素子周辺の構造が複雑化すること、
また製造上の精度を極めて高くしなければならないこ
と、また信頼性が低下すること等の問題があった。ま
た、固体撮像素子の移動量も、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれ
か一方を０．５画素分、もしくは一画素分動かすのみ
か、あるいはピエゾ素子等を２ケ使うことで、Ｘ、Ｙ方
向に０．５画素分、もしくは一画素分動かすところまで
が限度であった。したがって、従来の高解像度化は画素
数として４倍にとどまっていた。

【０００５】本発明は上述の問題点にかんがみ、固体撮
像素子周辺の構造を複雑化させることなく高解像な画像
が得られるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、被写体の光学像を結像して得られる光情報を電気的
な情報に変換するためのカメラ部と、上記カメラ部によ
って撮影される被写体を設置するための駆動ステージ
と、上記駆動ステージをＸ−Ｙ方向へ任意に移動させる
ための駆動手段とを有している。

【０００７】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記駆動ステージの移動は、Ｘ方向においては上記カメ
ラ部が有する固体撮像素子の一画素のＸ方向の長さ、あ
るいはそれの１／２の長さに相当する分だけ上記固体撮
像素子上に結像された光学像が移動する量を一単位の駆
動量とするとともに、Ｙ方向においては、上記固体撮像
素子の一画素のＹ方向の長さ、あるいはそれの１／２の
長さに相当する分だけ上記固体撮像素子上に結像された
光学像が移動する量を一単位の駆動量として各々に任意
の回数駆動し、かつ上記駆動ステージの一回の駆動毎に
被写体の画像情報を取り込み、上記取り込んだ複数の画
像情報をもとにして被写体の一点の画像情報を得るよう
にしている。

【０００８】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記駆動ステージの移動が、結像された光学像の一
画素に相当する部分の画像情報が上記固体撮像素子の有
する色フィルタの各色の情報が得られるように駆動する
ようにしている。

【０００９】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記固体撮像素子の有する色フィルタがイエロー、
シアン、マゼンタ、グリーンの４色である。

【００１０】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記固体撮像素子の有する色フィルタがブルー、グ
リーン、レッドの４色であることを特徴としている。

【００１１】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記固体撮像素子は白黒センサーであり、画素一画
素間の中間の画像の輝度情報を得られるように駆動する
ようにしている。

【００１２】また、本発明のその他の特徴とするところ
は、上記固体撮像素子はカラーセンサであり、画素、な
らびに画素・画素間の各々の各色の情報が得られるよう
に駆動するようにしている。

【００１３】

【作用】本発明の固体撮像装置は上記技術手段よりなる
ので、駆動ステージ上に設置された被写体を駆動手段に
よってＸ−Ｙ方向へ任意に移動させながらカメラ部で撮
影することにより、一画素あるいは１／２画素に相当す
る１点について複数の画像情報を簡単な構成の固体撮像
装置でもって得ることができるようになる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の固体撮像装置の一実施例を
示す構成図である。図１において、１は被写体を載せた
り、貼り付けたりするためのステージ、２はステージ１
を支持している移動アームであり、この移動アーム２は
ステージ駆動部３によって移動される。

【００１５】ステージ駆動部３は、移動アーム２が図１
中の上下方向（Ｙ方向）と左右方向（Ｘ方向）にスライ
ド可能なメカ的構造となっており、Ｘ，Ｙ方向はそれぞ
れステッピングモータによって動かされる。次いで、４
は被写体ステージ１とカメラ５との距離を固定し、かつ
カメラ５を支えるための固定アームである。

【００１６】図２は、本実施例の固体撮像装置の電気回
路系のブロック図であり、ステージ駆動部３は、移動ア
ーム２をＸ方向へ移動するためのステッピングモータ１
１と、移動アーム２をＹ方向へ移動させるためのステッ
ピングモータ１２と、それぞれのモータの駆動回路１
３、１４と各モータの駆動方向と駆動量をコントロール
し、かつカメラ５に画像データの取り込みを命令するた
めのトータルコントロール部１５によって構成されてい
る。

【００１７】カメラ５は被写体の像を固体撮像素子１７
に結像するための光学レンズと露出調整機構を備えたレ
ンズ部１６と、被写体の像を電気信号に変える固体撮像
素子１７と、固体撮像素子１７の出力信号をサンプルホ
ールドするためのサンプルホールド回路１８と、サンプ
ルホールドされた信号を増幅し任意のＤＣレベルとする
アンプ回路１９と、アンプ回路１９から出力されたアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ回路２
０と、デジタル化された被写体信号を記憶するためのメ
モリ回路２１とを有している。

【００１８】メモリに記録されたデジタル信号は、ハー
ドディスク、ＩＣカード等のデジタル記録媒体２２に記
録されたり、あるいはコンピュータに直接伝送される。
カメラ５は、これらの他に固体撮像素子１７の駆動回路
２３と、トータルコントロール１５の撮影命令を受けて
カメラの各ブロックをコントロールして被写体の電気信
号をデジタル信号として記録媒体２２、もしくはコンピ
ュータに直接入力するまでの制御を行うシステムコント
ロール回路２４を具備している。

【００１９】図３は、固体撮像素子１７のカラーフィル
タ配列を示すもので、最も良く使われているところの補
色配列である。以下において、本実施例の固体撮像装置
による画像データの取り込みを説明する。なお、本実施
例において、被写体となるのは絵画、写真、図面、文書
等の静止平面物、もしくは静止立体物であり、Ｌ字形に
構成されている駆動ステージ１に貼り付けられるか、ま
たは載せられる。

【００２０】立体物と平面物の位置の差は、それが影響
しないようにステージとカメラ間の距離、レンズの構成
を適当なものとするか、あるいはトータルコントロール
１５にインプットしてＸ，Ｙの移動量を立体物と平面物
とで変えるようにする。

【００２１】トータルコントロール１５により撮影の開
始を命令すると、現在位置における撮影がカメラ５に命
令されて撮影が行われる。そして、この撮影により得ら
れた第１の画像情報が記録媒体２２もしくはコンピュー
タに記憶される。この動作が終了すると、トータルコン
トロール１５の命令により駆動ステージ１が固体撮像素
子１７上における被写体像が固体撮像素子１７の一画素
分プラスＸ方向に移動するように移動される。その移動
量ｘは、 ｘ＝ｘ′（ｓ／ｆ＋１） である。

【００２２】ただし、ｘ′は一画素のＸ方向の長さ、ｓ
は被写体までの距離、ｆは焦点距離である。このように
して、移動した後、ただちに次の撮影が行われ、それに
よって得られた情報が記録媒体２２もしくはコンピュー
タに第２の画像情報として再び記憶される。

【００２３】次には、Ｘ方向には動かさず、固体撮像素
子上の被写体像が一画素分マイナスＹ方向に移動するよ
うに駆動ステージ１を移動させ、その後で同様に撮影し
て第３の画像情報を記録媒体２２がコンピュータに記録
する。次には、Ｙ方向には動かさず、一画素分マイナス
Ｘ方向に固体撮像素子上の被写体が移動するように駆動
ステージ１を移動させ、撮影して同様に第４の画像情報
を記録媒体かコンピュータに記録される。

【００２４】撮影はこれにて終了される。そして、この
ようにして得られた第１、第２、第３、第４の画像情報
に基いて、演算処理による画像処理をコンピュータ上で
行い、カラー画像情報としてファイル化される。

【００２５】このとき、固体撮像素子１７の一画素に相
当する被写体像の一点はＣｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロ
ー）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｇ（グリーン）の４つの色情
報をもつことになる。この４色のデータにより、その一
点における輝度情報、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、
Ｂ（ブルー）色情報として演算される。

【００２６】そして、固体撮像素子の移動分は第１、
２、３、４の画像情報、それぞれにおいて画像の位置が
一致するように重ね合わされた上で、画像処理がなされ
るわけである。このようにすることで、あたかも、補色
市松４板カメラで撮影したものと同様な高画質な画像を
得ることができる。

【００２７】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
この第２の実施例は、カメラの固体撮像素子のもつ画素
数の４倍の画素数の固体撮像素子を４板カメラとしたと
同等の画像情報を得る固体撮像装置である。

【００２８】この第２の実施例の固体撮像装置の構成は
図１の場合と同様であり、また、電気回路系の構成は図
２と同様である。ただし、各部の制御の仕方が上述した
第１の実施例と異なる。すなわち、この第２の実施例に
おいても、第１の実施例と同様に、まず第１の画像情報
の撮影がなされ、記録媒体もしくはコンピュータに記録
される。

【００２９】次には、ステージはプラスＸ方向に一画素
のＸ方向の長さの１／２の長さに相当する分だけ固体撮
像素子上の被写体像が移動するように移動され、第２の
画像情報の取り込みが上述したのと同様に行われる。

【００３０】次には、さらに１／２画素分、すなわち第
１の画像取り込みの位置からみれば一画素分、プラスＸ
方向に駆動ステージ１は移動されて第３の画像情報が取
り込まれる。次には、さらに１／２画素分、すなわち第
１の画像情報の取り込みの位置から１．５画素分、プラ
スＸ方向に駆動ステージ１が移動されて第４の画像情報
の取り込みが行われる。

【００３１】次には、一画素分のＹ方向の長さの１／２
画素分、マイナスＹ方向へ移動されて第５の画像情報を
取り込むとともに、次にマイナスＸ方向へ１／２画素分
移動し第６の画像情報を取り込む。次はマイナスＸ方向
へ１／２画素分移動し第７の画像情報を取り込み、次は
マイナスＸ方向へ１／２画素分移動し第８の画像情報
を、次はマイナスＹ方向へ１／２画素分移動し第９の画
像情報を取り込む。

【００３２】さらに、プラスＸ方向へ１／２画素分移動
する毎に第１０、第１１、第１２の画像情報を、次はマ
イナスＹ方向に１／２画素分移動して第１３の画像情報
を、さらにマイナスＸ方向へ１／２画素分移動すること
に第１４、１５、１６の画像情報を取り込む。

【００３３】図４は、上述の被写体像の移動を図示した
ものである。図４において、黒点は各画素の中心点を示
す。白丸は被写体像のある画素に相当する点の第１〜１
６画像撮影時の位置の移動を示すものであり、白丸の肩
に付されている番号は画像撮影時の順番を表す。

【００３４】このようにして画像情報を取り込むことに
よって、画素と画素間のポイントの情報を得ることがで
きる。また、各ポイントの情報はシアンＣｙ，イエロー
Ｙｅ，マゼンタＭｇ，グリーンＧの全ての色の情報を含
んだものとなる。このようにして得られた第１〜１６の
画像情報がコンピュータ上で画像処理の演算により、輝
度情報とＲ，Ｇ，Ｂの色情報とに生成され、ファイル化
される。

【００３５】こうして処理された画像は、カメラ５のも
つ撮像素子１７の画素数の４倍の画素数を有する固体撮
像素子を備えた４板カメラで得られる画像に相当する画
像を得ることができる。また、カメラの固体撮像素子が
白黒であれば、第１の画像情報と、１／２画素分プラス
Ｘ方向へ動かして得る第２の画像情報と、１／２画素分
マイナスＹ方向へ動かして得る第３の画像情報と、１／
２画素分プラスＸ方向、マイナスＹ方向へ動かして得る
第４の画像情報と（すなわち、第４図における１と２と
７と８）の４つの画像情報とにより、４倍の画素数の白
黒画像を得ることができる。

【００３６】また、第１および第２の実施例は補色市松
フィルタで説明したが、その他の配列であっても、各画
素点において各色の情報を得るように、また画素−画素
間の情報を得るように被写体をのせたステージを動かす
ことで高解像、高品位、高情報の画像を得ることができ
る。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上述したように、被写体を載置
したステージをカメラに対して一画素あるいは１／２画
素に相当する量を数ポイントにわたって移動させながら
上記被写体を撮影するとともに、上記撮影して得た画像
データを取り込み、各画像データを総合して画像処理す
ることができるようにしたので、固体撮像装置の構造を
複雑化させることなく、高解像度、高品位、高情報量の
画像が得られるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した固体撮像装置の概略構成の一
例を示す構成図である。

【図２】本発明を実施した固体撮像装置における電気回
路系の一例を示すブロック図である。

【図３】本発明を実施した固体撮像装置に使用する固体
撮像素子の色フィルタの一例を示す色配置図である。

【図４】本発明の第２の実施例における被写体ステージ
の移動の仕方を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 駆動ステージ ２ 移動アーム ３ ステージ駆動部 ４ 固定アーム ５ カメラ １１ Ｘ方向用ステッピングモータ １２ Ｙ方向用ステッピングモータ １３，１４ 駆動回路 １５ トータルコントロール部 １６ レンズ １７ 固体撮像素子 １８ サンプルホールド回路 １９ アンプ ２０ Ａ／Ｄ変換回路 ２１ メモリ回路 ２２ 記録媒体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の光学像を結像して得られる光情
   報を電気的な情報に変換するためのカメラ部と、 上記カメラ部によって撮影される被写体を設置するため
   の駆動ステージと、 上記駆動ステージをＸ−Ｙ方向へ任意に移動させるため
   の駆動手段とを有することを特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 上記駆動ステージの移動は、Ｘ方向にお
   いては上記カメラ部が有する固体撮像素子の一画素のＸ
   方向の長さ、あるいはそれの１／２の長さに相当する分
   だけ上記固体撮像素子上に結像された光学像が移動する
   量を一単位の駆動量とするとともに、 Ｙ方向においては、上記固体撮像素子の一画素のＹ方向
   の長さ、あるいはそれの１／２の長さに相当する分だけ
   上記固体撮像素子上に結像された光学像が移動する量を
   一単位の駆動量として各々に任意の回数駆動し、 かつ上記駆動ステージの一回の駆動毎に被写体の画像情
   報を取り込み、上記取り込んだ複数の画像情報をもとに
   して被写体の一点の画像情報を得るようにしたことを特
   徴とする固体撮像装置。
3. 【請求項３】 上記駆動ステージの移動を、結像された
   光学像の一画素に相当する部分の画像情報が上記固体撮
   像素子の有する色フィルタの各色の情報が得られるよう
   にすることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
4. 【請求項４】 上記固体撮像素子の有する色フィルタが
   イエロー、シアン、マゼンタ、グリーンであることを特
   徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
5. 【請求項５】 上記固体撮像素子の有する色フィルタが
   ブルー、グリーン、レッドであることを特徴とする請求
   項３記載の固体撮像装置。
6. 【請求項６】 上記固体撮像素子は白黒センサーであ
   り、画素一画素間の中間の画像の輝度情報を得られるよ
   うに上記駆動ステージを移動させることを特徴とする請
   求項２記載の固体撮像装置。
7. 【請求項７】 上記固体撮像素子はカラーセンサであ
   り、画素、ならびに画素・画素間の各々の各色の情報が
   得られるように上記駆動ステージを移動させることを特
   徴とする請求項２記載の固体撮像装置。