JPH08250692A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH08250692A JPH08250692A JP7051643A JP5164395A JPH08250692A JP H08250692 A JPH08250692 A JP H08250692A JP 7051643 A JP7051643 A JP 7051643A JP 5164395 A JP5164395 A JP 5164395A JP H08250692 A JPH08250692 A JP H08250692A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学装置において静止画および動画を同一の
撮像装置によって撮像すし、動画よりも高解像度な静止
画を得ることのできる光学装置を提供する。 【構成】 本発明の光学装置は、偏光分離素子30と、
第1の電気光学素子311、第1の偏光方向回転素子3
12および第2の電気光学素子313より構成される水
平方向イメージシフト手段31と、第3の電気光学素子
321、第2の偏光方向回転素子322および第4の電
気光学素子323より構成される垂直方向イメージシフ
ト手段32と、これら偏光分離素子30、水平方向イメ
ージシフト手段31および垂直方向イメージシフト手段
32に印加する電圧を制御する電圧制御手段とにより構
成される。
撮像装置によって撮像すし、動画よりも高解像度な静止
画を得ることのできる光学装置を提供する。 【構成】 本発明の光学装置は、偏光分離素子30と、
第1の電気光学素子311、第1の偏光方向回転素子3
12および第2の電気光学素子313より構成される水
平方向イメージシフト手段31と、第3の電気光学素子
321、第2の偏光方向回転素子322および第4の電
気光学素子323より構成される垂直方向イメージシフ
ト手段32と、これら偏光分離素子30、水平方向イメ
ージシフト手段31および垂直方向イメージシフト手段
32に印加する電圧を制御する電圧制御手段とにより構
成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CCDイメージセンサ
などの撮像素子を用いて被写体の撮像を行う撮像装置に
関し、動画と静止画とを同一の撮像装置によって得るこ
とのできる撮像装置に関する。
などの撮像素子を用いて被写体の撮像を行う撮像装置に
関し、動画と静止画とを同一の撮像装置によって得るこ
とのできる撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ビデオカメラ等の撮像装置に用
いられる固体撮像素子(例えばCCD等)は、小型で低
消費電力であることからビデオカメラ装置およびイメー
ジスキャナ等に広く用いられている。例えば、ビデオカ
メラ装置等には、通常は40万画素程度の固体撮像素子
が設けられる。固体撮像素子への入射光線は、水平方向
と垂直方向にそれぞれ一定の間隔で配列したセンサによ
ってサンプリングされるので、解像できる最高の周波数
は、センサの配列で決まるサンプリングの空間周波数の
2分の1、即ちナイキスト周波数となる。もし、入射光
線にこのナイキスト周波数以上の空間周波数が含まれる
場合には、通常帯域内で折り返されて、偽信号となる。
いられる固体撮像素子(例えばCCD等)は、小型で低
消費電力であることからビデオカメラ装置およびイメー
ジスキャナ等に広く用いられている。例えば、ビデオカ
メラ装置等には、通常は40万画素程度の固体撮像素子
が設けられる。固体撮像素子への入射光線は、水平方向
と垂直方向にそれぞれ一定の間隔で配列したセンサによ
ってサンプリングされるので、解像できる最高の周波数
は、センサの配列で決まるサンプリングの空間周波数の
2分の1、即ちナイキスト周波数となる。もし、入射光
線にこのナイキスト周波数以上の空間周波数が含まれる
場合には、通常帯域内で折り返されて、偽信号となる。
【0003】従って、このような撮像装置では、サンプ
リングする前に高周波数成分を取り除くために、光学ロ
ーパスフィルタを用いている。光学ローパスフィルタと
しては、例えば、図12(A)および図12(B)に示
す構成のものが知られている。図12(A)に示す光学
ローパスフィルタ12は、水晶板のように複屈折現象を
示す複屈折板12a、12b、12cを複数枚備え、入
射する撮像光を常光線と異常光線とに所定量分離するこ
とにより、撮像光の高周波数成分を取り除く(特開昭5
2−66449号公報)。図12(B)に示す光学ロー
パスフィルタ120は、複屈折板12a、12b、12
cの代わりに複屈折性を有する液晶素子または電気光学
素子を備え、素子への印加電圧Va、Vbを変えること
により入射光線の複屈折量θa、θbを可変とする(特
開昭61−258570号公報)。これら光学ローパス
フィルタは、撮像装置において一般に光学系の集光レン
ズ群11と固体撮像素子(例えばCCD)5との間に配
置される。
リングする前に高周波数成分を取り除くために、光学ロ
ーパスフィルタを用いている。光学ローパスフィルタと
しては、例えば、図12(A)および図12(B)に示
す構成のものが知られている。図12(A)に示す光学
ローパスフィルタ12は、水晶板のように複屈折現象を
示す複屈折板12a、12b、12cを複数枚備え、入
射する撮像光を常光線と異常光線とに所定量分離するこ
とにより、撮像光の高周波数成分を取り除く(特開昭5
2−66449号公報)。図12(B)に示す光学ロー
パスフィルタ120は、複屈折板12a、12b、12
cの代わりに複屈折性を有する液晶素子または電気光学
素子を備え、素子への印加電圧Va、Vbを変えること
により入射光線の複屈折量θa、θbを可変とする(特
開昭61−258570号公報)。これら光学ローパス
フィルタは、撮像装置において一般に光学系の集光レン
ズ群11と固体撮像素子(例えばCCD)5との間に配
置される。
【0004】また、近年においては、いわゆる高品位テ
レビジョン(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来ている。このH
Dテレビジョン受像機に対応すべく、画素面積を縮小す
ることにより画素数を200万画素に増やした固体撮像
素子が開発された。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。しかし、上記200万画素の
固体撮像素子でも、静止画を撮像して印刷原稿等の入力
用として用いるには、銀塩写真と比べまだ解像度が不十
分であり、さらに高解像度化が求められる。
レビジョン(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来ている。このH
Dテレビジョン受像機に対応すべく、画素面積を縮小す
ることにより画素数を200万画素に増やした固体撮像
素子が開発された。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。しかし、上記200万画素の
固体撮像素子でも、静止画を撮像して印刷原稿等の入力
用として用いるには、銀塩写真と比べまだ解像度が不十
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)と撮像光との相対的位置を画素ピッチ
の整数分の1ずつシフトさせて撮像を行うことにより二
次元サンプリング点の数を増加し、画素数を増やす事な
く高解像度化を図る固体撮像装置が開発された。図13
に、この固体撮像装置の概略構成図を示す。この固体撮
像装置は、集光レンズ群11、光学ローパスフィルタ1
2、および固体撮像素子5に加えて、イメージシフト手
段13を有する。イメージシフト手段13は、固体撮像
素子5に照射する撮像光を固体撮像素子5の2分の1画
素ピッチに相当する量だけずらして照射(イメージシフ
ト)するための手段である。この手段を用いて撮像され
た2枚の画像を合成することにより、二次元サンプリン
グ点の数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。
イメージセンサ)と撮像光との相対的位置を画素ピッチ
の整数分の1ずつシフトさせて撮像を行うことにより二
次元サンプリング点の数を増加し、画素数を増やす事な
く高解像度化を図る固体撮像装置が開発された。図13
に、この固体撮像装置の概略構成図を示す。この固体撮
像装置は、集光レンズ群11、光学ローパスフィルタ1
2、および固体撮像素子5に加えて、イメージシフト手
段13を有する。イメージシフト手段13は、固体撮像
素子5に照射する撮像光を固体撮像素子5の2分の1画
素ピッチに相当する量だけずらして照射(イメージシフ
ト)するための手段である。この手段を用いて撮像され
た2枚の画像を合成することにより、二次元サンプリン
グ点の数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。
【0006】図14(A)に、上記イメージシフト手段
を有する固体撮像装置の第1の例(特開昭60−189
58号公報)を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、圧電素子130であり、この圧電素子130
上に固体撮像素子5が設けられる。この固体撮像装置で
は、集光レンズ群11および光学ローパスフィルタ12
を透過した撮像光が固体撮像素子5に撮像される際、圧
電素子130によって、この固体撮像素子5を2分の1
画素ピッチに相当する量だけフィールド毎に1方向に振
動させる。その結果、固体撮像素子5に照射される撮像
光が、2分の1画素ピッチに相当する量だけずれる。従
って、撮像した2枚の画像を合成することにより、二次
元サンプリング点の数を増加して、固体撮像素子の画素
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。
を有する固体撮像装置の第1の例(特開昭60−189
58号公報)を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、圧電素子130であり、この圧電素子130
上に固体撮像素子5が設けられる。この固体撮像装置で
は、集光レンズ群11および光学ローパスフィルタ12
を透過した撮像光が固体撮像素子5に撮像される際、圧
電素子130によって、この固体撮像素子5を2分の1
画素ピッチに相当する量だけフィールド毎に1方向に振
動させる。その結果、固体撮像素子5に照射される撮像
光が、2分の1画素ピッチに相当する量だけずれる。従
って、撮像した2枚の画像を合成することにより、二次
元サンプリング点の数を増加して、固体撮像素子の画素
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】図14(B)に、上記イメージシフト手段
を有する固体撮像装置の第2の例(特開昭60−545
76号公報)を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、ガラス板131であり、光の屈折現象を利用
する。ガラス板131は、光学ローパスフィルタ12と
固体撮像素子5との間に設けられる。この固体撮像装置
では、集光レンズ群11および光学ローパスフィルタ1
2を透過した撮像光が固体撮像素子5に撮像される際、
ガラス板131を微小な角度で動かしながら撮像する。
その結果、固体撮像素子5に照射される撮像光が固体撮
像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量だけずらさ
れる。従って、上記第1の例の場合と同様に、撮像した
2枚の画像を合成することにより、二次元サンプリング
点の数を増加して、固体撮像素子の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。
を有する固体撮像装置の第2の例(特開昭60−545
76号公報)を示す。この固体撮像装置のイメージシフ
ト手段は、ガラス板131であり、光の屈折現象を利用
する。ガラス板131は、光学ローパスフィルタ12と
固体撮像素子5との間に設けられる。この固体撮像装置
では、集光レンズ群11および光学ローパスフィルタ1
2を透過した撮像光が固体撮像素子5に撮像される際、
ガラス板131を微小な角度で動かしながら撮像する。
その結果、固体撮像素子5に照射される撮像光が固体撮
像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量だけずらさ
れる。従って、上記第1の例の場合と同様に、撮像した
2枚の画像を合成することにより、二次元サンプリング
点の数を増加して、固体撮像素子の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】しかしながら、このような固体撮像装置
は、固体撮像素子5自体か、若しくは固体撮像素子5の
前方に設置したガラス板131を振動させるような機械
的振動により撮像光を固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量だけずらして撮像していたため、機械
的構造が複雑化しサイズも大きくなり、またイメージシ
フト自体の信頼性にも問題があった。
は、固体撮像素子5自体か、若しくは固体撮像素子5の
前方に設置したガラス板131を振動させるような機械
的振動により撮像光を固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量だけずらして撮像していたため、機械
的構造が複雑化しサイズも大きくなり、またイメージシ
フト自体の信頼性にも問題があった。
【0009】そこで、上記機械的にイメージシフトを行
う固体撮像装置の欠点を是正すべく、図14(C)に示
すような、電気的にイメージシフトを行うことのできる
固体撮像装置が開発された(特開平5−95517号公
報)。この電気的にイメージシフトを行う固体撮像装置
は、電気光学手段と電気制御手段とを有する。電気光学
手段は、自ら複屈折特性を備え印加電圧に応じて複屈折
の大きさを制御可能な1対の電気光学素子132a、1
32bと、その1対の電気光学素子132a、132b
の間に狭持された偏光面を90°回転させるための偏光
面回転素子133とからなる。電気光学手段は、固体撮
像素子5の前面に配置され、電圧制御手段により、上記
1対の電気光学素子132a、132bの複屈折特性を
上記固体撮像素子5の1撮像ごとに変化させる。それに
より、2分の1画素ピッチに相当する量だけ撮像光をシ
フトして撮像し、撮像した画素を合成することにより高
解像度な画像を得ることができる。
う固体撮像装置の欠点を是正すべく、図14(C)に示
すような、電気的にイメージシフトを行うことのできる
固体撮像装置が開発された(特開平5−95517号公
報)。この電気的にイメージシフトを行う固体撮像装置
は、電気光学手段と電気制御手段とを有する。電気光学
手段は、自ら複屈折特性を備え印加電圧に応じて複屈折
の大きさを制御可能な1対の電気光学素子132a、1
32bと、その1対の電気光学素子132a、132b
の間に狭持された偏光面を90°回転させるための偏光
面回転素子133とからなる。電気光学手段は、固体撮
像素子5の前面に配置され、電圧制御手段により、上記
1対の電気光学素子132a、132bの複屈折特性を
上記固体撮像素子5の1撮像ごとに変化させる。それに
より、2分の1画素ピッチに相当する量だけ撮像光をシ
フトして撮像し、撮像した画素を合成することにより高
解像度な画像を得ることができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビデオ
カメラ等の撮像装置を用いて静止画と動画との両方を撮
像する場合、次のような問題がある。
カメラ等の撮像装置を用いて静止画と動画との両方を撮
像する場合、次のような問題がある。
【0011】撮像装置から入力された画像は、静止画と
して撮像する場合には十分な解像度とは言えない。そこ
で、上記イメージシフト手段を用いて二次元サンプリン
グ点の数を増加することによって高解像度な画像を得よ
うとしても、光学系に挿入された光学ローパスフィルタ
の空間解像度によって解像度が制限されてしまう。とこ
ろが、この光学ローパスフィルタは動画を撮像する際
に、偽信号を取り除くためには必要である。そのため、
静止画を撮像する場合にだけ、銀塩写真と同程度の解像
度な画像を得るために、光学ローパスフィルタとしての
効果を光学系から取り除くまたは弱めることが必要とな
る。上記液晶素子または電気光学素子を用い、素子への
印加電圧を変えることにより入射光線の複屈折量を可変
とする光学ローパスフィルタを用いることにより光学ロ
ーパスフィルタとしての効果を弱めることが可能であ
る。しかし、上記液晶素子または電気光学素子を用いた
光学ローパスフィルタおよび上記イメージシフト手段は
それぞれが独立して構成されているため、例えば水平、
垂直の2方向について良好な画像を得ようとする場合、
光学ローパスフィルタおよびイメージシフト手段がそれ
ぞれ1系統以上必要であり、部品点数の増加、装置の大
型化や複雑化、また撮像光の透過率が悪くなる等の問題
が生じる。
して撮像する場合には十分な解像度とは言えない。そこ
で、上記イメージシフト手段を用いて二次元サンプリン
グ点の数を増加することによって高解像度な画像を得よ
うとしても、光学系に挿入された光学ローパスフィルタ
の空間解像度によって解像度が制限されてしまう。とこ
ろが、この光学ローパスフィルタは動画を撮像する際
に、偽信号を取り除くためには必要である。そのため、
静止画を撮像する場合にだけ、銀塩写真と同程度の解像
度な画像を得るために、光学ローパスフィルタとしての
効果を光学系から取り除くまたは弱めることが必要とな
る。上記液晶素子または電気光学素子を用い、素子への
印加電圧を変えることにより入射光線の複屈折量を可変
とする光学ローパスフィルタを用いることにより光学ロ
ーパスフィルタとしての効果を弱めることが可能であ
る。しかし、上記液晶素子または電気光学素子を用いた
光学ローパスフィルタおよび上記イメージシフト手段は
それぞれが独立して構成されているため、例えば水平、
垂直の2方向について良好な画像を得ようとする場合、
光学ローパスフィルタおよびイメージシフト手段がそれ
ぞれ1系統以上必要であり、部品点数の増加、装置の大
型化や複雑化、また撮像光の透過率が悪くなる等の問題
が生じる。
【0012】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、撮像装置において静止画および動
画を同一の撮像装置によって撮像するのに好適な光学装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、更
に、一系統の光学系で動画撮像モードと静止画撮像モー
ドとを有し、動画撮像モードでは偽信号を取り除いた良
好な画像を得、静止画撮像モードでは動画よりも高解像
度な静止画を得ることのできる光学装置を提供すること
を目的とする。
成されたものであり、撮像装置において静止画および動
画を同一の撮像装置によって撮像するのに好適な光学装
置を提供することを目的とする。また、本発明は、更
に、一系統の光学系で動画撮像モードと静止画撮像モー
ドとを有し、動画撮像モードでは偽信号を取り除いた良
好な画像を得、静止画撮像モードでは動画よりも高解像
度な静止画を得ることのできる光学装置を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、照
射される撮像光の常光線と異常光線とを斜め方向に所定
量分離する偏光分離素子と、該照射される撮像光の常光
線と異常光線とを水平方向に所定量分離する第1の電気
光学素子と、該撮像光の偏光方向を90°回転させる第
1の偏光方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線
とを水平方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再
び合成する第2の電気光学素子とを有する水平方向イメ
ージシフト手段と、該照射される撮像光の常光線と異常
光線とを垂直方向に所定量分離する第3の電気光学素子
と、該撮像光の偏光方向を90°回転させる第2の偏光
方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線とを垂直
方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再び合成す
る第4の電気光学素子とを有する垂直方向イメージシフ
ト手段と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト
手段および該垂直方向イメージシフト手段からの撮像光
を受光して光電変換を行い撮像信号を形成して出力する
撮像素子と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフ
ト手段および該垂直方向イメージシフト手段に印加する
制御電圧をオンオフすることにより撮像光の分離幅を制
御する電圧制御手段とを備えており、そのことにより上
記目的が達成される。
射される撮像光の常光線と異常光線とを斜め方向に所定
量分離する偏光分離素子と、該照射される撮像光の常光
線と異常光線とを水平方向に所定量分離する第1の電気
光学素子と、該撮像光の偏光方向を90°回転させる第
1の偏光方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線
とを水平方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再
び合成する第2の電気光学素子とを有する水平方向イメ
ージシフト手段と、該照射される撮像光の常光線と異常
光線とを垂直方向に所定量分離する第3の電気光学素子
と、該撮像光の偏光方向を90°回転させる第2の偏光
方向回転素子と、該撮像光の常光線と異常光線とを垂直
方向に所定量分離または所定量ずれた位置で再び合成す
る第4の電気光学素子とを有する垂直方向イメージシフ
ト手段と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト
手段および該垂直方向イメージシフト手段からの撮像光
を受光して光電変換を行い撮像信号を形成して出力する
撮像素子と、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフ
ト手段および該垂直方向イメージシフト手段に印加する
制御電圧をオンオフすることにより撮像光の分離幅を制
御する電圧制御手段とを備えており、そのことにより上
記目的が達成される。
【0014】前記電圧制御手段が動作モードとして、動
画撮像モードと静止画撮像モードとを有し、該動画撮像
モードでは、動画撮像時に光学ローパスフィルタ機構と
して常光線と異常光線とが水平および斜め方向に所定量
分離するように、前記偏光分離素子、前記水平方向イメ
ージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手段
の印加電圧を制御し、該静止画撮像モードでは、静止画
撮像時の1撮像ごとに高解像度入力機構として機能する
ように、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手
段および該垂直方向イメージシフト手段へ、イメージシ
フトなし、水平方向イメージシフト、垂直方向イメージ
シフト、および斜め方向イメージシフトの4種類の印加
電圧を1フレームごとに制御する。
画撮像モードと静止画撮像モードとを有し、該動画撮像
モードでは、動画撮像時に光学ローパスフィルタ機構と
して常光線と異常光線とが水平および斜め方向に所定量
分離するように、前記偏光分離素子、前記水平方向イメ
ージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手段
の印加電圧を制御し、該静止画撮像モードでは、静止画
撮像時の1撮像ごとに高解像度入力機構として機能する
ように、該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手
段および該垂直方向イメージシフト手段へ、イメージシ
フトなし、水平方向イメージシフト、垂直方向イメージ
シフト、および斜め方向イメージシフトの4種類の印加
電圧を1フレームごとに制御する。
【0015】また、前記偏光分離素子、前記水平方向イ
メージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手
段を積層する構成にすることにより1つの素子として構
成することもできる。
メージシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手
段を積層する構成にすることにより1つの素子として構
成することもできる。
【0016】
【作用】本発明の光学装置を備えた撮像装置では、電圧
制御手段で制御電圧を印加することにより、動画撮像時
には光学ローパスフィルタとして機能するように偏光分
離素子、水平方向イメージシフト手段および垂直方向イ
メージシフト手段を制御し、静止画撮像時には高解像度
入力手段として機能するように偏光分離素子、水平方向
イメージシフト手段および垂直方向イメージシフト手段
を制御することにより、動画撮像と静止画撮像との切り
換えを瞬時に静的に行う事ができる。このように、本発
明の光学装置は、同一の装置によって光学ローパスフィ
ルタとイメージシフト手段とを機能できる為、構造が簡
単で精度が良く、制御も簡単に行うことができ、装置を
小型にすることが可能である。機械的振動や騒音等が発
生することがない。
制御手段で制御電圧を印加することにより、動画撮像時
には光学ローパスフィルタとして機能するように偏光分
離素子、水平方向イメージシフト手段および垂直方向イ
メージシフト手段を制御し、静止画撮像時には高解像度
入力手段として機能するように偏光分離素子、水平方向
イメージシフト手段および垂直方向イメージシフト手段
を制御することにより、動画撮像と静止画撮像との切り
換えを瞬時に静的に行う事ができる。このように、本発
明の光学装置は、同一の装置によって光学ローパスフィ
ルタとイメージシフト手段とを機能できる為、構造が簡
単で精度が良く、制御も簡単に行うことができ、装置を
小型にすることが可能である。機械的振動や騒音等が発
生することがない。
【0017】また、偏光分離素子、水平方向イメージシ
フト手段および垂直方向イメージシフト手段を1つの素
子として構成すれば、製造工程の削減、装置の小型化が
実現できる。
フト手段および垂直方向イメージシフト手段を1つの素
子として構成すれば、製造工程の削減、装置の小型化が
実現できる。
【0018】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【0019】(実施例1)まず、本発明の実施例1に係
る光学装置の構成を説明する。図1に、本実施例の光学
装置のブロック図を示す。図2に、図1に示す光学装置
の光学系部分の断面模式図を示す。
る光学装置の構成を説明する。図1に、本実施例の光学
装置のブロック図を示す。図2に、図1に示す光学装置
の光学系部分の断面模式図を示す。
【0020】本実施例の光学装置は、図1に示すよう
に、集光レンズ群11、偏光分離素子30、イメージシ
フト手段40、および固体撮像素子(CCD)5を備
え、撮像光は、この順に各素子に入射する。本発明の特
徴は、偏光分離素子30とイメージシフト手段40とに
ある。イメージシフト手段40は、水平方向イメージシ
フト手段31と垂直方向イメージシフト手段32とから
なる。水平方向イメージシフト手段31は、図2に示す
ように、第1の電気光学素子311、第1の偏光方向回
転素子312、および第2の電気光学素子313を有す
る。垂直方向イメージシフト手段32は、第3の電気光
学素子321、第2の偏光方向回転素子322、および
第4の電気光学素子323を有する。
に、集光レンズ群11、偏光分離素子30、イメージシ
フト手段40、および固体撮像素子(CCD)5を備
え、撮像光は、この順に各素子に入射する。本発明の特
徴は、偏光分離素子30とイメージシフト手段40とに
ある。イメージシフト手段40は、水平方向イメージシ
フト手段31と垂直方向イメージシフト手段32とから
なる。水平方向イメージシフト手段31は、図2に示す
ように、第1の電気光学素子311、第1の偏光方向回
転素子312、および第2の電気光学素子313を有す
る。垂直方向イメージシフト手段32は、第3の電気光
学素子321、第2の偏光方向回転素子322、および
第4の電気光学素子323を有する。
【0021】この光学装置は、図1に示すように、さら
に、システムコントローラ20、タイミング発生回路2
1、イメージシフト制御回路22、液晶ドライバ23、
CCDドライバ24、S/H(サンプル/ホールド回
路)25、AD(A/D変換回路)26、信号処理回路
27、およびフレームメモリ28を備える。
に、システムコントローラ20、タイミング発生回路2
1、イメージシフト制御回路22、液晶ドライバ23、
CCDドライバ24、S/H(サンプル/ホールド回
路)25、AD(A/D変換回路)26、信号処理回路
27、およびフレームメモリ28を備える。
【0022】システムコントローラ20は、各部の制御
を行うものであり、ここで動画撮像若しくは静止画撮像
の選択を行う。タイミング発生回路21は、動画撮像お
よび静止画撮像に応じて、イメージシフト制御回路2
2、CCDドライバ24、S/H25、およびAD26
各部へ制御および駆動クロック信号を送信する。イメー
ジシフト制御回路22は、動画撮像および静止画撮像に
応じて、液晶ドライバ23へタイミングパルスを送信す
る。液晶ドライバ23では、イメージシフト制御回路2
2から送信されたタイミングパルスに同期させて、偏光
分離素子30、第1、第2、第3、第4の電気光学素子
311、313、321、323および第1および第2
の偏光方向回転素子312、322への印加電圧を制御
する。
を行うものであり、ここで動画撮像若しくは静止画撮像
の選択を行う。タイミング発生回路21は、動画撮像お
よび静止画撮像に応じて、イメージシフト制御回路2
2、CCDドライバ24、S/H25、およびAD26
各部へ制御および駆動クロック信号を送信する。イメー
ジシフト制御回路22は、動画撮像および静止画撮像に
応じて、液晶ドライバ23へタイミングパルスを送信す
る。液晶ドライバ23では、イメージシフト制御回路2
2から送信されたタイミングパルスに同期させて、偏光
分離素子30、第1、第2、第3、第4の電気光学素子
311、313、321、323および第1および第2
の偏光方向回転素子312、322への印加電圧を制御
する。
【0023】CCDドライバ24は、タイミング発生回
路22から送信されたタイミングパルスに同期させて固
体撮像素子5を駆動し、固体撮像素子5での撮像および
読み出しを行う。固体撮像素子5よりS/H25に読み
出された映像信号は、AD26でディジタル信号に変換
され、信号処理回路27へ送られる。信号処理回路27
は、送られてきたディジタル信号に対して次のような処
理を行う。動画の場合では、ディジタル信号に対して、
色分離、変換処理、および補正処理を行った後、表示
部、処理部および記録部へと出力する。静止画の場合で
は、前記各処理を行った後いったんフレームメモリ28
に記憶する。そして、複数枚の撮像および各処理を行っ
た後、各フレームメモリ28に記憶されたディジタル信
号を読み出し、合成および各処理を行った後、表示部、
処理部および記録部へと出力する。
路22から送信されたタイミングパルスに同期させて固
体撮像素子5を駆動し、固体撮像素子5での撮像および
読み出しを行う。固体撮像素子5よりS/H25に読み
出された映像信号は、AD26でディジタル信号に変換
され、信号処理回路27へ送られる。信号処理回路27
は、送られてきたディジタル信号に対して次のような処
理を行う。動画の場合では、ディジタル信号に対して、
色分離、変換処理、および補正処理を行った後、表示
部、処理部および記録部へと出力する。静止画の場合で
は、前記各処理を行った後いったんフレームメモリ28
に記憶する。そして、複数枚の撮像および各処理を行っ
た後、各フレームメモリ28に記憶されたディジタル信
号を読み出し、合成および各処理を行った後、表示部、
処理部および記録部へと出力する。
【0024】ここで、本発明の特徴部分である偏光分離
素子30およびイメージシフト手段40の構造および動
作を、更に詳しく説明する。
素子30およびイメージシフト手段40の構造および動
作を、更に詳しく説明する。
【0025】図3に、本実施例の偏光分離素子30、水
平方向イメージシフト手段31および垂直方向イメージ
シフト手段32の構成を示す断面模式図を示し、図4
に、本実施例の偏光分離素子30、第1、第2、第3、
第4の電気光学素子311、313、321、323、
および第1、第2の偏光方向回転素子312、322の
制御電圧を印加したときと、印加しないときとにおける
動作を模式的に表した図を示す。
平方向イメージシフト手段31および垂直方向イメージ
シフト手段32の構成を示す断面模式図を示し、図4
に、本実施例の偏光分離素子30、第1、第2、第3、
第4の電気光学素子311、313、321、323、
および第1、第2の偏光方向回転素子312、322の
制御電圧を印加したときと、印加しないときとにおける
動作を模式的に表した図を示す。
【0026】本実施例の偏光分離素子30は、図3
(A)に示すように、ガラス板61、透明電極62、配
向膜63、ネマティック液晶65、配向膜63、透明電
極62、およびガラス板61を有し、この順に積層され
て構成される。配向膜63は、液晶65がガラス板61
と所定の角度で配向するように配向処理が施してある。
液晶65には、透明電極62を介して制御電圧が与えら
れ、液晶分子の配向方向が制御される。
(A)に示すように、ガラス板61、透明電極62、配
向膜63、ネマティック液晶65、配向膜63、透明電
極62、およびガラス板61を有し、この順に積層され
て構成される。配向膜63は、液晶65がガラス板61
と所定の角度で配向するように配向処理が施してある。
液晶65には、透明電極62を介して制御電圧が与えら
れ、液晶分子の配向方向が制御される。
【0027】この偏光分離素子30における動作を、図
4(A)を参照して説明する。
4(A)を参照して説明する。
【0028】偏光分離素子30に制御電圧が印加されな
いとき、ネマティック液晶65の配向状態は変化しな
い。偏光分離素子30の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から45°の傾きをもっている。この
とき集光レンズ群11から出射された撮像光が偏光分離
素子30に入射すると、偏光分離素子30の光学軸と光
軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ常光線LOは
そのまま直進し、偏光分離素子30の光学軸と光軸とを
含む面に平行な波動ベクトルを持つ異常光線LEは偏光
分離素子30の光学軸方向に接近する方向に屈折し、常
光線LOと所定量分離して射出する。
いとき、ネマティック液晶65の配向状態は変化しな
い。偏光分離素子30の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から45°の傾きをもっている。この
とき集光レンズ群11から出射された撮像光が偏光分離
素子30に入射すると、偏光分離素子30の光学軸と光
軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ常光線LOは
そのまま直進し、偏光分離素子30の光学軸と光軸とを
含む面に平行な波動ベクトルを持つ異常光線LEは偏光
分離素子30の光学軸方向に接近する方向に屈折し、常
光線LOと所定量分離して射出する。
【0029】偏光分離素子30に制御電圧V1が印加さ
れると、ネマティック液晶65は制御電圧の印加方向と
ほぼ平行方向に配向するようになっている。このとき偏
光分離素子30の光学軸方向は光軸方向とほぼ平行にな
っており、このため、撮像光が偏光分離素子30に入射
すると、そのまま直進して射出する。
れると、ネマティック液晶65は制御電圧の印加方向と
ほぼ平行方向に配向するようになっている。このとき偏
光分離素子30の光学軸方向は光軸方向とほぼ平行にな
っており、このため、撮像光が偏光分離素子30に入射
すると、そのまま直進して射出する。
【0030】なお、この偏光分離素子30では、透明電
極62に印加する制御電圧V1により、透過光の常光線
LOと異常光線LEとの分離幅を制御することができる。
極62に印加する制御電圧V1により、透過光の常光線
LOと異常光線LEとの分離幅を制御することができる。
【0031】本実施例の水平方向イメージシフト手段3
1および垂直方向イメージシフト手段32については、
図3(B)に示すように、第1、第2、第3および第4
の電気光学素子311、313、321、323それぞ
れが、透明電極62、配向膜63、ネマティック液晶6
5、配向膜63および透明電極62を有し、この順に積
層されて構成され、それぞれガラス板61に狭持され
る。配向膜63は、液晶65がガラス板61と所定の角
度で配向するように配向処理が施してある。液晶65に
は、透明電極62を介して制御電圧が印加され、それに
よりそれぞれの液晶分子の配向方向が制御される。第1
の電気光学素子311の光学軸の方向と第2の電気光学
素子313の光学軸の方向とは同じであり、第3の電気
光学素子321の光学軸の方向と第4の電気光学素子3
23の光学軸の方向とは同じである。また、第1の電気
光学素子311および第2の電気光学素子313の光学
軸の方向と、第3の電気光学素子321および第4の電
気光学素子323の光学軸の方向とは、90°異なって
いる。
1および垂直方向イメージシフト手段32については、
図3(B)に示すように、第1、第2、第3および第4
の電気光学素子311、313、321、323それぞ
れが、透明電極62、配向膜63、ネマティック液晶6
5、配向膜63および透明電極62を有し、この順に積
層されて構成され、それぞれガラス板61に狭持され
る。配向膜63は、液晶65がガラス板61と所定の角
度で配向するように配向処理が施してある。液晶65に
は、透明電極62を介して制御電圧が印加され、それに
よりそれぞれの液晶分子の配向方向が制御される。第1
の電気光学素子311の光学軸の方向と第2の電気光学
素子313の光学軸の方向とは同じであり、第3の電気
光学素子321の光学軸の方向と第4の電気光学素子3
23の光学軸の方向とは同じである。また、第1の電気
光学素子311および第2の電気光学素子313の光学
軸の方向と、第3の電気光学素子321および第4の電
気光学素子323の光学軸の方向とは、90°異なって
いる。
【0032】この水平方向イメージシフト手段31およ
び垂直方向イメージシフト手段32における動作を、図
4(A)を参照して説明する。
び垂直方向イメージシフト手段32における動作を、図
4(A)を参照して説明する。
【0033】第1の電気光学素子311に制御電圧が印
加されないとき、ネマティック液晶65の配向状態は変
化しない。このことにより、第1の電気光学素子311
の光学軸と光軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ
常光線LOはそのまま直進するが、第1の電気光学素子
311の光学軸と光軸とを含む面に平行な波動ベクトル
を持つ異常光線LEは第1の電気光学素子311の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線LOと所定量水
平方向に分離して射出する。
加されないとき、ネマティック液晶65の配向状態は変
化しない。このことにより、第1の電気光学素子311
の光学軸と光軸とを含む面に垂直な波動ベクトルを持つ
常光線LOはそのまま直進するが、第1の電気光学素子
311の光学軸と光軸とを含む面に平行な波動ベクトル
を持つ異常光線LEは第1の電気光学素子311の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線LOと所定量水
平方向に分離して射出する。
【0034】第1の電気光学素子311に制御電圧V2
が印加されると、ネマティック液晶65は制御電圧の印
加方向とほぼ平行方向に配向するようになっている。こ
のとき偏光分離素子30の光学軸方向は光軸方向とほぼ
平行になっており、このため、撮像光が第1の電気光学
素子311に入射すると、そのまま直進して射出する。
が印加されると、ネマティック液晶65は制御電圧の印
加方向とほぼ平行方向に配向するようになっている。こ
のとき偏光分離素子30の光学軸方向は光軸方向とほぼ
平行になっており、このため、撮像光が第1の電気光学
素子311に入射すると、そのまま直進して射出する。
【0035】なお、この第1の電気光学素子311にお
いても、透明電極62に印加する制御電圧V2により、
透過光の常光線LOと異常光線LEとの分離幅を制御する
ができる。
いても、透明電極62に印加する制御電圧V2により、
透過光の常光線LOと異常光線LEとの分離幅を制御する
ができる。
【0036】第2、第3、第4の電気光学素子313、
321、323についても第1の電気光学素子311と
同様の動作を行う。
321、323についても第1の電気光学素子311と
同様の動作を行う。
【0037】一方、第1の偏光方向回転素子312およ
び第2の偏光方向回転素子322はそれぞれ、図3
(B)に示すように、透明電極62、配向膜64a、ツ
イストネマティック液晶66、配向膜64bおよび透明
電極62を有し、この順に積層され構成される。第1の
偏光方向回転素子312は電気光学素子311、313
に狭持され、第2の偏光方向回転素子322は電気光学
素子321、323に狭持される。ツイストネマティッ
ク液晶66を挟む配向膜64aおよび64bは、撮像光
の偏光方向を90°回転するように配向処理を施してあ
る。液晶66には、透明電極62を介して制御電圧が印
加され、それにより液晶分子の配向方向が制御され、撮
像光の偏光方向が制御される。
び第2の偏光方向回転素子322はそれぞれ、図3
(B)に示すように、透明電極62、配向膜64a、ツ
イストネマティック液晶66、配向膜64bおよび透明
電極62を有し、この順に積層され構成される。第1の
偏光方向回転素子312は電気光学素子311、313
に狭持され、第2の偏光方向回転素子322は電気光学
素子321、323に狭持される。ツイストネマティッ
ク液晶66を挟む配向膜64aおよび64bは、撮像光
の偏光方向を90°回転するように配向処理を施してあ
る。液晶66には、透明電極62を介して制御電圧が印
加され、それにより液晶分子の配向方向が制御され、撮
像光の偏光方向が制御される。
【0038】この第1の偏光方向回転素子312および
第2の偏光方向回転素子322の動作を、図4(B)を
参照して説明する。
第2の偏光方向回転素子322の動作を、図4(B)を
参照して説明する。
【0039】第1の偏光方向回転素子312に制御電圧
が印加されないとき、ツイストネマティック液晶66の
配向状態は変化しない。従って、透過光の偏光方向が9
0°回転する。撮像光が第1の偏光方向回転素子312
に入射すると、常光線LOは偏光方向を90°回転して
異常光線LEとなり、異常光線LEは、偏光方向を90°
回転して常光線LOとなって射出する。
が印加されないとき、ツイストネマティック液晶66の
配向状態は変化しない。従って、透過光の偏光方向が9
0°回転する。撮像光が第1の偏光方向回転素子312
に入射すると、常光線LOは偏光方向を90°回転して
異常光線LEとなり、異常光線LEは、偏光方向を90°
回転して常光線LOとなって射出する。
【0040】第1の偏光方向回転素子312に制御電圧
V3が印加されると、ツイストネマティック液晶66が
電圧の印加方向に配向する。この場合、透過光の偏光方
向は回転しない。従って、常光線LOおよび異常光線LE
は、偏光方向を回転せずに射出する。
V3が印加されると、ツイストネマティック液晶66が
電圧の印加方向に配向する。この場合、透過光の偏光方
向は回転しない。従って、常光線LOおよび異常光線LE
は、偏光方向を回転せずに射出する。
【0041】第2の偏光方向回転素子322についても
第1の偏光方向回転素子312と同様の動作を行う。
第1の偏光方向回転素子312と同様の動作を行う。
【0042】このような構成の光学装置において、図5
に示すような制御信号(電圧)を印加した場合の撮像光
の動きを、図6および図7を用いて説明する。図5は、
動画撮像モードおよび静止画撮像モードのそれぞれのイ
メージシフトモードに対する偏光分離素子30、水平方
向イメージシフト手段31、および垂直方向イメージシ
フト手段32へ印加する制御電圧を示す。図5におい
て、縦軸は制御電圧、横軸は時間を表す。図6は、動画
撮像時の撮像光の動きを示し、図7は、静止画撮像時の
撮像光の動きを示す。図7(A)、(B)、(C)およ
び(D)は、それぞれ静止画撮像時の第1、第2、第3
および第4のイメージシフトモードの時の撮像位置を示
す。
に示すような制御信号(電圧)を印加した場合の撮像光
の動きを、図6および図7を用いて説明する。図5は、
動画撮像モードおよび静止画撮像モードのそれぞれのイ
メージシフトモードに対する偏光分離素子30、水平方
向イメージシフト手段31、および垂直方向イメージシ
フト手段32へ印加する制御電圧を示す。図5におい
て、縦軸は制御電圧、横軸は時間を表す。図6は、動画
撮像時の撮像光の動きを示し、図7は、静止画撮像時の
撮像光の動きを示す。図7(A)、(B)、(C)およ
び(D)は、それぞれ静止画撮像時の第1、第2、第3
および第4のイメージシフトモードの時の撮像位置を示
す。
【0043】まず、動画撮像時の動作を説明する。動画
撮像時は、上記光学装置は光学ローパスフィルタとして
機能する。
撮像時は、上記光学装置は光学ローパスフィルタとして
機能する。
【0044】図5に示すように、動画撮像時は、偏光分
離素子30には、制御電圧は印加されない。その状態
で、偏光分離素子30の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から45°の傾きをもっている。図6
に示すように、このとき集光レンズ群11から出射され
た撮像光7が偏光分離素子30に入射すると、偏光分離
素子30における常光線7Oと異常光線7Eとは所定量、
例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する
量斜め45°の方向に分離して、水平方向イメージシフ
ト手段31に入射する。
離素子30には、制御電圧は印加されない。その状態
で、偏光分離素子30の光軸と光学軸とを含む面の方向
は例えば水平方向から45°の傾きをもっている。図6
に示すように、このとき集光レンズ群11から出射され
た撮像光7が偏光分離素子30に入射すると、偏光分離
素子30における常光線7Oと異常光線7Eとは所定量、
例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する
量斜め45°の方向に分離して、水平方向イメージシフ
ト手段31に入射する。
【0045】水平方向イメージシフト手段31では、偏
光分離素子30における常光線7Oおよび異常光線7Eは
まず第1の電気光学素子311に入射する。第1の電気
光学素子311には、制御電圧は印加されない。この状
態では上述したように、常光線7Oおよび異常光線7
Eは、それぞれ、第1の電気光学素子311における常
光線7OOと異常光線7OE、および常光線7EOと異常光線
7EEとに分離される。第1の電気光学素子311におけ
る常光線7OO、7EOおよび異常光線7OE、7EEは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1の画素ピッチに相
当する量水平方向に分離して第1の偏光方向回転素子3
12に入射する。
光分離素子30における常光線7Oおよび異常光線7Eは
まず第1の電気光学素子311に入射する。第1の電気
光学素子311には、制御電圧は印加されない。この状
態では上述したように、常光線7Oおよび異常光線7
Eは、それぞれ、第1の電気光学素子311における常
光線7OOと異常光線7OE、および常光線7EOと異常光線
7EEとに分離される。第1の電気光学素子311におけ
る常光線7OO、7EOおよび異常光線7OE、7EEは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1の画素ピッチに相
当する量水平方向に分離して第1の偏光方向回転素子3
12に入射する。
【0046】第1の偏光方向回転素子312には、図5
に示すように、制御電圧V3=e3が印加される。上述し
たように、電圧印加時には、第1の偏光方向回転素子3
12への入射光は偏光方向を回転せずにそのまま射出す
る。従って、第1の電気光学素子311における常光線
7OO、7EOおよび異常光線7OE、7EEは、偏光方向を回
転せずに第2の電気光学素子313に入射する。
に示すように、制御電圧V3=e3が印加される。上述し
たように、電圧印加時には、第1の偏光方向回転素子3
12への入射光は偏光方向を回転せずにそのまま射出す
る。従って、第1の電気光学素子311における常光線
7OO、7EOおよび異常光線7OE、7EEは、偏光方向を回
転せずに第2の電気光学素子313に入射する。
【0047】第2の電気光学素子313では、第1の電
気光学素子311と同様に制御電圧は印加されない。第
1の電気光学素子311の光学軸の方向と第2の電気光
学素子の光学軸の方向とは同じであるので、第1の電気
光学素子311における常光線および異常光線は、第2
の電気光学素子313においても常光線および異常光線
となる。従って、第1の偏光方向回転素子312をその
まま透過した常光線7OO、7EOおよび異常光線7OE、7
EEは、第2の電気光学素子313において、常光線7
OOO、7EOOおよび異常光線7OEE、7EEEとして射出す
る。このとき異常光線7OEE、7EEEは、所定量、例えば
固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量水平
方向に、常光線7OOO、7EOOと分離する方向にシフトさ
れる。
気光学素子311と同様に制御電圧は印加されない。第
1の電気光学素子311の光学軸の方向と第2の電気光
学素子の光学軸の方向とは同じであるので、第1の電気
光学素子311における常光線および異常光線は、第2
の電気光学素子313においても常光線および異常光線
となる。従って、第1の偏光方向回転素子312をその
まま透過した常光線7OO、7EOおよび異常光線7OE、7
EEは、第2の電気光学素子313において、常光線7
OOO、7EOOおよび異常光線7OEE、7EEEとして射出す
る。このとき異常光線7OEE、7EEEは、所定量、例えば
固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量水平
方向に、常光線7OOO、7EOOと分離する方向にシフトさ
れる。
【0048】以上の説明からわかるように、水平方向イ
メージシフト手段31に入射した撮像光7O、7Eは、こ
の場合固体撮像素子5の1画素ピッチに相当する量だけ
水平方向に分離された撮像光7OOOおよび7EOOと撮像光
7OEEおよび7EEEとして水平方向イメージシフト手段3
1を射出し、垂直方向イメージシフト手段32へ入射す
る。
メージシフト手段31に入射した撮像光7O、7Eは、こ
の場合固体撮像素子5の1画素ピッチに相当する量だけ
水平方向に分離された撮像光7OOOおよび7EOOと撮像光
7OEEおよび7EEEとして水平方向イメージシフト手段3
1を射出し、垂直方向イメージシフト手段32へ入射す
る。
【0049】垂直方向イメージシフト手段32では、撮
像光7OOO、7EOO、7OEEおよび7E EEはまず第3の電気
光学素子321に入射する。第3の電気光学素子321
には、図5に示すように、制御電圧V5=e5が印加され
る。このため、図6に示すように、撮像光7OOO、
7EOO、7OEEおよび7EEEは分離せずそのまま直進し、
第2の偏光方向回転素子322に入射する。
像光7OOO、7EOO、7OEEおよび7E EEはまず第3の電気
光学素子321に入射する。第3の電気光学素子321
には、図5に示すように、制御電圧V5=e5が印加され
る。このため、図6に示すように、撮像光7OOO、
7EOO、7OEEおよび7EEEは分離せずそのまま直進し、
第2の偏光方向回転素子322に入射する。
【0050】第2の偏光方向回転素子322には、図5
に示すように、制御電圧V6=e6が印加される。従っ
て、第3の電気光学素子321を直進した撮像光
7OOO、7EOO、7OEEおよび7EEEは、偏光方向を回転せ
ずに第4の電気光学素子323に入射する。
に示すように、制御電圧V6=e6が印加される。従っ
て、第3の電気光学素子321を直進した撮像光
7OOO、7EOO、7OEEおよび7EEEは、偏光方向を回転せ
ずに第4の電気光学素子323に入射する。
【0051】第4の電気光学素子323には、図5に示
すように、制御電圧V7=e7が印加される。このため、
図6に示すように、撮像光7OOO、7EOO、7OEEおよび
7EEEは分離せず、またそのまま直進し、射出する。
すように、制御電圧V7=e7が印加される。このため、
図6に示すように、撮像光7OOO、7EOO、7OEEおよび
7EEEは分離せず、またそのまま直進し、射出する。
【0052】よって、垂直イメージシフト手段32に入
射した撮像光7OOO、7EOO、7OEEおよび7EEEは、この
場合分離幅を変えずに垂直方向イメージシフト手段32
を射出し、固体撮像素子5に入射する。
射した撮像光7OOO、7EOO、7OEEおよび7EEEは、この
場合分離幅を変えずに垂直方向イメージシフト手段32
を射出し、固体撮像素子5に入射する。
【0053】このように、撮像光7OOOに対し、撮像光
7EOOは、水平方向に固体撮像素子5の1画素ピッチに
相当する量ずれた位置で撮像され、また撮像光7
OEEは、斜め45°の方向に固体撮像素子5の2分の1
画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像され、また撮
像光7EEEは水平方向に固体撮像素子5の2分の3画素
ピッチに相当する量、斜め45°の方向に固体撮像素子
5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像
される。よって、撮像光は4つの像となる。
7EOOは、水平方向に固体撮像素子5の1画素ピッチに
相当する量ずれた位置で撮像され、また撮像光7
OEEは、斜め45°の方向に固体撮像素子5の2分の1
画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像され、また撮
像光7EEEは水平方向に固体撮像素子5の2分の3画素
ピッチに相当する量、斜め45°の方向に固体撮像素子
5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位置で撮像
される。よって、撮像光は4つの像となる。
【0054】次に、静止画撮像時の動作を説明する。静
止画撮像時には、上記光学装置は高解像度入力手段とし
て機能する。
止画撮像時には、上記光学装置は高解像度入力手段とし
て機能する。
【0055】図5に示すように、静止画撮像時には、偏
光分離素子30には制御電圧V1=e1が印加される。こ
のため撮像光7はそのまま直進し、水平方向イメージシ
フト手段31に入射する。水平方向イメージシフト手段
31および垂直方向イメージシフト手段32に印加する
制御電圧は、4つのイメージシフトモードで以下に示す
ように制御する。また、図8に、各イメージシフトモー
ドにより撮像した画像を示す図およびそれらの画像を合
成した図を示す。
光分離素子30には制御電圧V1=e1が印加される。こ
のため撮像光7はそのまま直進し、水平方向イメージシ
フト手段31に入射する。水平方向イメージシフト手段
31および垂直方向イメージシフト手段32に印加する
制御電圧は、4つのイメージシフトモードで以下に示す
ように制御する。また、図8に、各イメージシフトモー
ドにより撮像した画像を示す図およびそれらの画像を合
成した図を示す。
【0056】まず、第1のイメージシフトモードを説明
する。
する。
【0057】水平方向イメージシフト手段31では、第
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧V2=e2が印加される。このため、図7(A)に示
すように、撮像光7はそのまま直進し、第1の偏光方向
回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転素子3
12には、制御電圧V3=e3が印加される。従って、第
1の電気光学素子311を透過した撮像光7が第1の偏
光方向回転素子312に入射すると、撮像光7は、偏光
方向を回転せずに第2の電気光学素子313に入射す
る。第2の電気光学素子313には制御電圧V4=e4が
印加される。このため撮像光7は第1の電気光学素子3
11のときと同様にそのまま直進し、垂直方向イメージ
シフト手段32に入射する。
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧V2=e2が印加される。このため、図7(A)に示
すように、撮像光7はそのまま直進し、第1の偏光方向
回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転素子3
12には、制御電圧V3=e3が印加される。従って、第
1の電気光学素子311を透過した撮像光7が第1の偏
光方向回転素子312に入射すると、撮像光7は、偏光
方向を回転せずに第2の電気光学素子313に入射す
る。第2の電気光学素子313には制御電圧V4=e4が
印加される。このため撮像光7は第1の電気光学素子3
11のときと同様にそのまま直進し、垂直方向イメージ
シフト手段32に入射する。
【0058】垂直方向イメージシフト手段32では、第
3の電気光学素子321には、制御電圧V5=e5が印加
される。このため、図7(A)に示すように、撮像光7
はそのまま直進し、第2の偏光方向回転素子322に入
射する。第2の偏光方向回転素子322には、制御電圧
V6=e6が印加される。第3の電気光学素子321を透
過した撮像光7が第2の偏光方向回転素子322に入射
すると、撮像光7は、偏光方向を回転せずに第4の電気
光学素子323に入射する。第4の電気光学素子323
には、制御電圧V7=e7が印加される。このため撮像光
7は第3の電気光学素子321のときと同様にそのまま
直進し、固体撮像素子5に入射する。よって第1のイメ
ージシフトモードでは、図8(A)に示すように、撮像
光7は光軸からシフトされずに撮像される。
3の電気光学素子321には、制御電圧V5=e5が印加
される。このため、図7(A)に示すように、撮像光7
はそのまま直進し、第2の偏光方向回転素子322に入
射する。第2の偏光方向回転素子322には、制御電圧
V6=e6が印加される。第3の電気光学素子321を透
過した撮像光7が第2の偏光方向回転素子322に入射
すると、撮像光7は、偏光方向を回転せずに第4の電気
光学素子323に入射する。第4の電気光学素子323
には、制御電圧V7=e7が印加される。このため撮像光
7は第3の電気光学素子321のときと同様にそのまま
直進し、固体撮像素子5に入射する。よって第1のイメ
ージシフトモードでは、図8(A)に示すように、撮像
光7は光軸からシフトされずに撮像される。
【0059】次に、第2のイメージシフトモードを説明
する。
する。
【0060】水平方向イメージシフト手段31では、第
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図7(B)に示すよう
に、第1の電気光学素子311における常光線7Oと異
常光線7Eとは所定量、例えば固体撮像素子5の2分の
1画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第1の偏
光方向回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転
素子312には、制御電圧は印加されない。従って、透
過光の偏光方向は90°回転する。第1の電気光学素子
311を透過した第1の電気光学素子311における常
光線7Oおよび異常光線7Eが第1の偏光方向回転素子3
12に入射すると、第1の電気光学素子311における
常光線7Oおよび異常光線7Eは、偏光方向を90°回転
して、第2の電気光学素子313に入射する。このと
き、第1の電気光学素子311における常光線7Oは第
2の電気光学素子313における異常光線7OEに、異常
光線7Eは第2の電気光学素子313における常光線7
EOとなる。第2の電気光学素子313には、制御電圧は
印加されない。このとき第2の電気光学素子313にお
ける常光線7EOはそのまま直進するが、異常光線7OEは
第1の電気光学素子311における異常光線7Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
第1の電気光学素子311における常光線7EO、7
OEは、光軸から水平方向に固体撮像素子5の2分の1画
素ピッチに相当する量だけずれた位置で再び合成され、
垂直方向イメージシフト手段32に入射される。
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図7(B)に示すよう
に、第1の電気光学素子311における常光線7Oと異
常光線7Eとは所定量、例えば固体撮像素子5の2分の
1画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第1の偏
光方向回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転
素子312には、制御電圧は印加されない。従って、透
過光の偏光方向は90°回転する。第1の電気光学素子
311を透過した第1の電気光学素子311における常
光線7Oおよび異常光線7Eが第1の偏光方向回転素子3
12に入射すると、第1の電気光学素子311における
常光線7Oおよび異常光線7Eは、偏光方向を90°回転
して、第2の電気光学素子313に入射する。このと
き、第1の電気光学素子311における常光線7Oは第
2の電気光学素子313における異常光線7OEに、異常
光線7Eは第2の電気光学素子313における常光線7
EOとなる。第2の電気光学素子313には、制御電圧は
印加されない。このとき第2の電気光学素子313にお
ける常光線7EOはそのまま直進するが、異常光線7OEは
第1の電気光学素子311における異常光線7Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
第1の電気光学素子311における常光線7EO、7
OEは、光軸から水平方向に固体撮像素子5の2分の1画
素ピッチに相当する量だけずれた位置で再び合成され、
垂直方向イメージシフト手段32に入射される。
【0061】垂直方向イメージシフト手段32では、第
3の電気光学素子321には制御電圧V5=e5が印加さ
れる。このため、図7(B)に示すように、撮像光7EO
および7OEはそのまま直進し、第2の偏光方向回転素子
322に入射する。第2の偏光方向回転素子322に
は、制御電圧V6=e6が印加される。従って、第3の電
気光学素子321を透過した撮像光7EOおよび7OEが第
2の偏光方向回転素子322に入射すると、撮像光7EO
および7OEは、偏光方向を回転せずに第4の電気光学素
子323に入射する。第4の電気光学素子323には、
制御電圧V7=e7が印加される。このため、撮像光7EO
および7OEはそのまま直進し、固体撮像素子5に入射す
る。よって、第2のイメージシフトモードでは、図8
(B)に示すように、撮像光は光軸から水平方向に固体
撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位
置で撮像される。
3の電気光学素子321には制御電圧V5=e5が印加さ
れる。このため、図7(B)に示すように、撮像光7EO
および7OEはそのまま直進し、第2の偏光方向回転素子
322に入射する。第2の偏光方向回転素子322に
は、制御電圧V6=e6が印加される。従って、第3の電
気光学素子321を透過した撮像光7EOおよび7OEが第
2の偏光方向回転素子322に入射すると、撮像光7EO
および7OEは、偏光方向を回転せずに第4の電気光学素
子323に入射する。第4の電気光学素子323には、
制御電圧V7=e7が印加される。このため、撮像光7EO
および7OEはそのまま直進し、固体撮像素子5に入射す
る。よって、第2のイメージシフトモードでは、図8
(B)に示すように、撮像光は光軸から水平方向に固体
撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位
置で撮像される。
【0062】次に、第3のイメージシフトモードを説明
する。
する。
【0063】水平方向イメージシフト手段31では、第
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧V2=e2が印加される。このため、図7(C)に示
すように、撮像光7はそのまま直進し、第1の電気光学
素子311を透過して、第1の偏光方向回転素子312
に入射する。第1の偏光方向回転素子312には制御電
圧V3=e3が印加される。第1の電気光学素子31を透
過した撮像光7が第1の偏光方向回転素子312に入射
すると、撮像光7は、偏光方向を回転せずに第2の電気
光学素子313に入射する。第2の電気光学素子313
には、制御電圧V4=e4が印加される。このため撮像光
7はそのまま直進し、第2の電気光学素子313を透過
して、垂直方向イメージシフト手段32に入射する。
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧V2=e2が印加される。このため、図7(C)に示
すように、撮像光7はそのまま直進し、第1の電気光学
素子311を透過して、第1の偏光方向回転素子312
に入射する。第1の偏光方向回転素子312には制御電
圧V3=e3が印加される。第1の電気光学素子31を透
過した撮像光7が第1の偏光方向回転素子312に入射
すると、撮像光7は、偏光方向を回転せずに第2の電気
光学素子313に入射する。第2の電気光学素子313
には、制御電圧V4=e4が印加される。このため撮像光
7はそのまま直進し、第2の電気光学素子313を透過
して、垂直方向イメージシフト手段32に入射する。
【0064】垂直方向イメージシフト手段32では、第
3の電気光学素子321には、制御電圧は印加されな
い。このため、図7(C)に示すように、第3の電気光
学素子321における常光線7Oと異常光線7Eとは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子32
2に入射する。第2の偏光方向回転素子322には、制
御電圧は印加されない。従って、第3の電気光学素子3
21を透過した第3の電気光学素子321における常光
線7Oおよび異常光線7Eが第2の偏光方向回転素子32
2に入射すると、偏光方向を90°回転して、第4の電
気光学素子323に入射する。このとき、第3の電気光
学素子321における常光線7Oは第4の電気光学素子
323における異常光線7OEに、第3の電気光学素子3
21における異常光線7Eは第4の電気光学素子323
における常光線7EOとなる。第4の電気光学素子323
には、制御電圧は印加されない。このため第4の電気光
学素子323における常光線7EOはそのまま直進する
が、異常光線7OEは第1の電気光学素子311における
異常光線7Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素子
5の2分の1画素ピッチに相当する量水平方向にシフト
する。これにより、常光線7EOと異常光線7OEとは、光
軸から垂直方向に固体撮像素子5の2分の1画素ピッチ
に相当する量ずれた位置で再び合成され、固体撮像素子
5に入射される。よって、第3イメージシフトモードで
は、図8(C)に示すように、垂直方向イメージシフト
モードでは、撮像光は光軸から垂直方向に2分の1画素
ピッチに相当する量ずれた位置で撮像される。
3の電気光学素子321には、制御電圧は印加されな
い。このため、図7(C)に示すように、第3の電気光
学素子321における常光線7Oと異常光線7Eとは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子32
2に入射する。第2の偏光方向回転素子322には、制
御電圧は印加されない。従って、第3の電気光学素子3
21を透過した第3の電気光学素子321における常光
線7Oおよび異常光線7Eが第2の偏光方向回転素子32
2に入射すると、偏光方向を90°回転して、第4の電
気光学素子323に入射する。このとき、第3の電気光
学素子321における常光線7Oは第4の電気光学素子
323における異常光線7OEに、第3の電気光学素子3
21における異常光線7Eは第4の電気光学素子323
における常光線7EOとなる。第4の電気光学素子323
には、制御電圧は印加されない。このため第4の電気光
学素子323における常光線7EOはそのまま直進する
が、異常光線7OEは第1の電気光学素子311における
異常光線7Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素子
5の2分の1画素ピッチに相当する量水平方向にシフト
する。これにより、常光線7EOと異常光線7OEとは、光
軸から垂直方向に固体撮像素子5の2分の1画素ピッチ
に相当する量ずれた位置で再び合成され、固体撮像素子
5に入射される。よって、第3イメージシフトモードで
は、図8(C)に示すように、垂直方向イメージシフト
モードでは、撮像光は光軸から垂直方向に2分の1画素
ピッチに相当する量ずれた位置で撮像される。
【0065】最後に、第4のイメージシフトモードを説
明する。
明する。
【0066】水平方向イメージシフト手段31では、第
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図7(D)に示すよう
に、第1の電気光学素子311における常光線7Oと異
常光線7Eとは所定量、例えば固体撮像素子5の2分の
1画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第1の偏
光方向回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転
素子312には、制御電圧は印加されない。よって、第
1の電気光学素子311を透過した常光線7Oおよび異
常光線7Eが第1の偏光方向回転素子312に入射する
と、第1の電気光学素子311における常光線7Oおよ
び異常光線7Eは、偏光方向を90°回転して、第2の
電気光学素子313に入射する。このとき、第1の電気
光学素子311における常光線7Oは第2の電気光学素
子313における異常光線7OEに、第1の電気光学素子
311における異常光線7Eは第2の電気光学素子31
3における常光線7EOとなる。第2の電気光学素子31
3には、制御電圧は印加されない。このため第2の電気
光学素子313における常光線7EOはそのまま直進する
が、第2の電気光学素子313における異常光線7OEは
第1の電気光学素子311における異常光線7Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
常光線7EOと異常光線7OEとは、光軸から水平方向に固
体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた
位置で再び合成され、垂直方向イメージシフト手段32
に入射される。
1の電気光学素子311には、図5に示すように、制御
電圧は印加されない。従って、図7(D)に示すよう
に、第1の電気光学素子311における常光線7Oと異
常光線7Eとは所定量、例えば固体撮像素子5の2分の
1画素ピッチに相当する量水平方向に分離して第1の偏
光方向回転素子312に入射する。第1の偏光方向回転
素子312には、制御電圧は印加されない。よって、第
1の電気光学素子311を透過した常光線7Oおよび異
常光線7Eが第1の偏光方向回転素子312に入射する
と、第1の電気光学素子311における常光線7Oおよ
び異常光線7Eは、偏光方向を90°回転して、第2の
電気光学素子313に入射する。このとき、第1の電気
光学素子311における常光線7Oは第2の電気光学素
子313における異常光線7OEに、第1の電気光学素子
311における異常光線7Eは第2の電気光学素子31
3における常光線7EOとなる。第2の電気光学素子31
3には、制御電圧は印加されない。このため第2の電気
光学素子313における常光線7EOはそのまま直進する
が、第2の電気光学素子313における異常光線7OEは
第1の電気光学素子311における異常光線7Eと同じ
方向に所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピ
ッチに相当する量水平方向にシフトする。これにより、
常光線7EOと異常光線7OEとは、光軸から水平方向に固
体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた
位置で再び合成され、垂直方向イメージシフト手段32
に入射される。
【0067】垂直方向イメージシフト手段32では、光
学軸の方向が水平方向イメージシフト手段31とは90
°異なっているため、第2の電気光学素子313におけ
る常光線7EOは第3の電気光学素子321における異常
光線7EOEに、異常光線7OEは常光線7OEOとなる。第3
の電気光学素子321には、制御電圧は印加されない。
従って、図7(D)に示すように、第3の電気光学素子
321における常光線7OEOと異常光線7EOEとは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子32
2に入射する。第2の偏光方向回転素子322には制御
電圧は印加されず、第3の電気光学素子321を透過し
た常光線7OEOおよび異常光線7EOEが第2の偏光方向回
転素子322に入射すると、第3の電気光学素子321
における常光線7OEOおよび異常光線7EOEは、偏光方向
を90°回転して、第4の電気光学素子323に入射す
る。このとき、第3の電気光学素子321における常光
線7OEOは第4の電気光学素子323における異常光線
7OEOEに、異常光線7EOEは常光線7EOEOとなる。第4
の電気光学素子323には、制御電圧は印加されない。
このため、第4の電気光学素子323における常光線7
EOEOはそのまま直進するが、異常光線7OE OEは第3の電
気光学素子321における異常光線7EOEと同じ方向に
所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに
相当する量垂直方向にシフトする。これにより、第4の
電気光学素子323における常光線7EOEOと異常光線7
OEOEとは光軸から垂直方向に固体撮像素子5の2分の1
画素ピッチに相当する量ずれた位置で再び合成され、固
体撮像素子5に入射される。よって、第4のイメージシ
フトモードでは、図8(D)に示すように、撮像光は光
軸から水平方向および垂直方向に固体撮像素子5の2分
の1画素ピッチに相当する量斜め方向にずれた位置で撮
像される。
学軸の方向が水平方向イメージシフト手段31とは90
°異なっているため、第2の電気光学素子313におけ
る常光線7EOは第3の電気光学素子321における異常
光線7EOEに、異常光線7OEは常光線7OEOとなる。第3
の電気光学素子321には、制御電圧は印加されない。
従って、図7(D)に示すように、第3の電気光学素子
321における常光線7OEOと異常光線7EOEとは所定
量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当
する量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子32
2に入射する。第2の偏光方向回転素子322には制御
電圧は印加されず、第3の電気光学素子321を透過し
た常光線7OEOおよび異常光線7EOEが第2の偏光方向回
転素子322に入射すると、第3の電気光学素子321
における常光線7OEOおよび異常光線7EOEは、偏光方向
を90°回転して、第4の電気光学素子323に入射す
る。このとき、第3の電気光学素子321における常光
線7OEOは第4の電気光学素子323における異常光線
7OEOEに、異常光線7EOEは常光線7EOEOとなる。第4
の電気光学素子323には、制御電圧は印加されない。
このため、第4の電気光学素子323における常光線7
EOEOはそのまま直進するが、異常光線7OE OEは第3の電
気光学素子321における異常光線7EOEと同じ方向に
所定量、例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに
相当する量垂直方向にシフトする。これにより、第4の
電気光学素子323における常光線7EOEOと異常光線7
OEOEとは光軸から垂直方向に固体撮像素子5の2分の1
画素ピッチに相当する量ずれた位置で再び合成され、固
体撮像素子5に入射される。よって、第4のイメージシ
フトモードでは、図8(D)に示すように、撮像光は光
軸から水平方向および垂直方向に固体撮像素子5の2分
の1画素ピッチに相当する量斜め方向にずれた位置で撮
像される。
【0068】以上、図8(A)〜(D)に示す4つのイ
メージシフトモードによって撮像された4枚の画像を、
図8(E)に示すように、フレームメモリ28にて互い
に補間する形で合成することによって、画像の分解能が
水平方向2倍、垂直方向2倍となり、全体として4倍と
なる。
メージシフトモードによって撮像された4枚の画像を、
図8(E)に示すように、フレームメモリ28にて互い
に補間する形で合成することによって、画像の分解能が
水平方向2倍、垂直方向2倍となり、全体として4倍と
なる。
【0069】なお、具体的には、例えば第1、第2、第
3、第4の電気光学素子311、313、321、32
3に4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルを25
〔℃〕で用いる場合、波長λ=577〔nm〕の撮像光
の常光線と異常光線との分離幅を3〔μm〕にする為に
は、液晶セルの厚さを26.50〔μm〕に設定すれば
良い。
3、第4の電気光学素子311、313、321、32
3に4−シアノ−4’−ペンチルビフェニルを25
〔℃〕で用いる場合、波長λ=577〔nm〕の撮像光
の常光線と異常光線との分離幅を3〔μm〕にする為に
は、液晶セルの厚さを26.50〔μm〕に設定すれば
良い。
【0070】(実施例2)次に、本発明の実施例2の光
学装置を説明する。本実施例の光学装置は、上記実施例
1の光学装置とは、垂直方向イメージシフト手段の構成
が異なる。上記実施例1において、偏光分離素子30お
よび水平方向イメージシフト手段31は動画撮像時と静
止画撮像時とについて用いるが、垂直方向イメージシフ
ト手段32については動画撮像時は撮像光を透過するだ
けで、撮像光の偏光分離は行わない。この場合では、撮
像光の偏光方向は問題ではない。そこで、垂直方向イメ
ージシフト手段については、以下に説明するような構成
とすることが出来る。なお、本実施例に係る偏光分離素
子30および水平方向イメージシフト手段31の構成に
ついては、上記実施例1に係る偏光分離素子30および
水平方向イメージシフト手段31との構成と同じであ
る。
学装置を説明する。本実施例の光学装置は、上記実施例
1の光学装置とは、垂直方向イメージシフト手段の構成
が異なる。上記実施例1において、偏光分離素子30お
よび水平方向イメージシフト手段31は動画撮像時と静
止画撮像時とについて用いるが、垂直方向イメージシフ
ト手段32については動画撮像時は撮像光を透過するだ
けで、撮像光の偏光分離は行わない。この場合では、撮
像光の偏光方向は問題ではない。そこで、垂直方向イメ
ージシフト手段については、以下に説明するような構成
とすることが出来る。なお、本実施例に係る偏光分離素
子30および水平方向イメージシフト手段31の構成に
ついては、上記実施例1に係る偏光分離素子30および
水平方向イメージシフト手段31との構成と同じであ
る。
【0071】図9に、本発明の実施例2の垂直方向イメ
ージシフト手段32’の構成を示す。本実施例の垂直方
向イメージシフト手段32’においては、第3および第
4の電気光学素子321’、323’はそれぞれ、透明
電極62、配向膜63、ネマティック液晶65、配向膜
63および透明電極62を有し、この順に積層されて構
成され、それぞれガラス板61に狭持される。配向膜6
3は、液晶65がガラス板61と所定の角度で配向する
ように配向処理が施してある。透明電極62に電圧を印
加することにより、それぞれの電気光学素子321’、
323’の液晶分子の配向方向を制御し、透過光の分離
幅を制御することができる。
ージシフト手段32’の構成を示す。本実施例の垂直方
向イメージシフト手段32’においては、第3および第
4の電気光学素子321’、323’はそれぞれ、透明
電極62、配向膜63、ネマティック液晶65、配向膜
63および透明電極62を有し、この順に積層されて構
成され、それぞれガラス板61に狭持される。配向膜6
3は、液晶65がガラス板61と所定の角度で配向する
ように配向処理が施してある。透明電極62に電圧を印
加することにより、それぞれの電気光学素子321’、
323’の液晶分子の配向方向を制御し、透過光の分離
幅を制御することができる。
【0072】偏光方向回転素子322’は、配向膜64
a、ツイストネマティック液晶66および配向膜64b
を有し、この順に積層されて構成される。偏光方向回転
素子322’は、電気光学素子321’、323’に狭
持される。ツイストネマティック液晶66を挟む配向膜
64は、液晶が配向方向を90°回転するように配向処
理を施してある。
a、ツイストネマティック液晶66および配向膜64b
を有し、この順に積層されて構成される。偏光方向回転
素子322’は、電気光学素子321’、323’に狭
持される。ツイストネマティック液晶66を挟む配向膜
64は、液晶が配向方向を90°回転するように配向処
理を施してある。
【0073】このような構成の垂直方向イメージシフト
手段32’を透過する撮像光の動きを図10を用いて説
明する。
手段32’を透過する撮像光の動きを図10を用いて説
明する。
【0074】図10(A)に、垂直方向へのイメージシ
フトを行わない場合、即ち、上記実施例1における動画
撮像時、第1、第2のイメージシフトモードに相当する
場合の撮像光の動きを示し、図10(C)に、その場合
の撮像位置を示す。この場合、第3の電気光学素子32
1’には、制御電圧V5=e5が印加される。第3の電気
光学素子321’に入射した撮像光7は、ネマティック
液晶65の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配向し、
このため撮像光7はそのまま直進し、第2の偏光方向回
転素子322’に入射する。このとき、第2の偏光方向
回転素子322’には、制御電圧を印加しない。従っ
て、第3の電気光学素子321’を透過した撮像光7が
第2の偏光方向回転素子322’に入射すると、撮像光
7は、偏光方向を90°回転して、第4の電気光学素子
323’に入射する。第4の電気光学素子323’に
は、制御電圧V7=e7が印加される。このとき、ネマテ
ィック液晶65の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配
向し、このため撮像光7はそのまま直進し、固体撮像素
子5に入射する。よって、この場合では、撮像光は光軸
からシフトされずに撮像される。
フトを行わない場合、即ち、上記実施例1における動画
撮像時、第1、第2のイメージシフトモードに相当する
場合の撮像光の動きを示し、図10(C)に、その場合
の撮像位置を示す。この場合、第3の電気光学素子32
1’には、制御電圧V5=e5が印加される。第3の電気
光学素子321’に入射した撮像光7は、ネマティック
液晶65の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配向し、
このため撮像光7はそのまま直進し、第2の偏光方向回
転素子322’に入射する。このとき、第2の偏光方向
回転素子322’には、制御電圧を印加しない。従っ
て、第3の電気光学素子321’を透過した撮像光7が
第2の偏光方向回転素子322’に入射すると、撮像光
7は、偏光方向を90°回転して、第4の電気光学素子
323’に入射する。第4の電気光学素子323’に
は、制御電圧V7=e7が印加される。このとき、ネマテ
ィック液晶65の光学軸方向が光軸とほぼ平行方向に配
向し、このため撮像光7はそのまま直進し、固体撮像素
子5に入射する。よって、この場合では、撮像光は光軸
からシフトされずに撮像される。
【0075】一方、図10(B)に、垂直方向へのイメ
ージシフトを行う場合、即ち、上記実施例1における第
3、第4のイメージシフトモードに相当する場合を示
し、図10(D)に、その場合の撮像位置を示す。この
場合、第3の電気光学素子321’には制御電圧は印加
されない。従って、ネマティック液晶65の配向状態は
変化しない。このとき、第3の電気光学素子321’に
おける常光線7Oはそのまま直進するが、第3の電気光
学素子321’における異常光線7Eは光学装置の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線7Oと所定量、
例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する
量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子322’
に入射する。このとき、第2の偏光方向回転素子32
2’には、制御電圧を印加しない。従って、第3の電気
光学素子321’を透過した撮像光7が第2の偏光方向
回転素子322’に入射すると、第3の電気光学素子3
21における常光線7Oおよび異常光線7Eは、偏光方向
を90°回転して、第4の電気光学素子323’に入射
する。このとき、第3の電気光学素子321’における
常光線7Oは第4の電気光学素子323’における異常
光線7OEに、異常光線7Eは常光線7EOとなる。第4の
電気光学素子323’には制御電圧は印加されず、この
とき、第4の電気光学素子323’における常光線7EO
はそのまま直進するが、第4の電気光学素子323’に
おける異常光線7OE第3の電気光学素子321’におけ
る異常光線7Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素
子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位置で再
び合成され、固体撮像素子5に入射される。
ージシフトを行う場合、即ち、上記実施例1における第
3、第4のイメージシフトモードに相当する場合を示
し、図10(D)に、その場合の撮像位置を示す。この
場合、第3の電気光学素子321’には制御電圧は印加
されない。従って、ネマティック液晶65の配向状態は
変化しない。このとき、第3の電気光学素子321’に
おける常光線7Oはそのまま直進するが、第3の電気光
学素子321’における異常光線7Eは光学装置の光学
軸方向に接近する方向に屈折し、常光線7Oと所定量、
例えば固体撮像素子5の2分の1画素ピッチに相当する
量垂直方向に分離して第2の偏光方向回転素子322’
に入射する。このとき、第2の偏光方向回転素子32
2’には、制御電圧を印加しない。従って、第3の電気
光学素子321’を透過した撮像光7が第2の偏光方向
回転素子322’に入射すると、第3の電気光学素子3
21における常光線7Oおよび異常光線7Eは、偏光方向
を90°回転して、第4の電気光学素子323’に入射
する。このとき、第3の電気光学素子321’における
常光線7Oは第4の電気光学素子323’における異常
光線7OEに、異常光線7Eは常光線7EOとなる。第4の
電気光学素子323’には制御電圧は印加されず、この
とき、第4の電気光学素子323’における常光線7EO
はそのまま直進するが、第4の電気光学素子323’に
おける異常光線7OE第3の電気光学素子321’におけ
る異常光線7Eと同じ方向に所定量、例えば固体撮像素
子5の2分の1画素ピッチに相当する量ずれた位置で再
び合成され、固体撮像素子5に入射される。
【0076】以上の説明からわかるように、本実施例に
よると、垂直方向イメージシフト手段32’では、第2
の偏光方向回転素子322’を用いて制御電圧を印加す
ることなく、第3、第4の電気光学素子321’、32
3’に制御電圧を印加することのみにより撮像光の分離
幅を制御することができる。従って、光学装置全体を簡
単な構成にすることができ、製造工程の削減、装置の小
型化が実現でき、低コストにすることができる。
よると、垂直方向イメージシフト手段32’では、第2
の偏光方向回転素子322’を用いて制御電圧を印加す
ることなく、第3、第4の電気光学素子321’、32
3’に制御電圧を印加することのみにより撮像光の分離
幅を制御することができる。従って、光学装置全体を簡
単な構成にすることができ、製造工程の削減、装置の小
型化が実現でき、低コストにすることができる。
【0077】(実施例3)次に、本発明の実施例3の光
学装置を説明する。図11に、本発明の実施例3の光学
装置の構成を示す。本実施例では、上記実施例1に係る
斜め方向のイメージシフト手段である偏光分離素子3
0、水平方向のイメージシフト手段31および垂直方向
のイメージシフト手段32を順に積層した構成とする。
偏光分離素子30、水平方向のイメージシフト手段31
および垂直方向のイメージシフト手段32を積層する順
は任意とすることが可能である。
学装置を説明する。図11に、本発明の実施例3の光学
装置の構成を示す。本実施例では、上記実施例1に係る
斜め方向のイメージシフト手段である偏光分離素子3
0、水平方向のイメージシフト手段31および垂直方向
のイメージシフト手段32を順に積層した構成とする。
偏光分離素子30、水平方向のイメージシフト手段31
および垂直方向のイメージシフト手段32を積層する順
は任意とすることが可能である。
【0078】本実施例によると、偏光分離素子30およ
びそれぞれのイメージシフト手段31、32を狭持する
ガラス板の数を削減することができるため、製造工程の
削減、装置の小型化が実現でき、低コストにすることが
できる。また、撮像光の光学系の透過率も向上すること
ができる。
びそれぞれのイメージシフト手段31、32を狭持する
ガラス板の数を削減することができるため、製造工程の
削減、装置の小型化が実現でき、低コストにすることが
できる。また、撮像光の光学系の透過率も向上すること
ができる。
【0079】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、動画撮像モードと、静止画撮像モードとを有
する光学装置を設け、動画撮像時は光学ローパスフィル
タとして用いることにより偽信号の要因となる高周波数
成分を取り除き、静止画撮像時にはイメージシフト手段
として用いることで、動画入力と静止画入力とを1つの
撮像装置で行うことができ、また、動画よりも解像度の
良い静止画を得ることができる。また、この光学装置は
電気的に静的に像光を分離又はシフトできるため、構造
が簡単で精度が良く、制御も簡単にでき、装置を小型に
することが可能である。また、機械的振動や騒音等が発
生することがない。
によれば、動画撮像モードと、静止画撮像モードとを有
する光学装置を設け、動画撮像時は光学ローパスフィル
タとして用いることにより偽信号の要因となる高周波数
成分を取り除き、静止画撮像時にはイメージシフト手段
として用いることで、動画入力と静止画入力とを1つの
撮像装置で行うことができ、また、動画よりも解像度の
良い静止画を得ることができる。また、この光学装置は
電気的に静的に像光を分離又はシフトできるため、構造
が簡単で精度が良く、制御も簡単にでき、装置を小型に
することが可能である。また、機械的振動や騒音等が発
生することがない。
【0080】さらに、偏光分離素子、水平方向イメージ
シフト手段および垂直方向イメージシフト手段とを1つ
の素子として構成すれば、造工程の削減、装置の小型化
が実現でき、低コストにすることができるばかりでな
く、撮像光の光学系の透過率も向上させることができ
る。
シフト手段および垂直方向イメージシフト手段とを1つ
の素子として構成すれば、造工程の削減、装置の小型化
が実現でき、低コストにすることができるばかりでな
く、撮像光の光学系の透過率も向上させることができ
る。
【図1】本発明の実施例1に係る光学装置のブロック構
成図である。
成図である。
【図2】本発明の実施例1に係る光学装置の構成図であ
る。
る。
【図3】(A)は、本発明の実施例1に係る偏光分離素
子の構成図であり、(B)は、イメージシフト手段の構
成図である。
子の構成図であり、(B)は、イメージシフト手段の構
成図である。
【図4】本発明の実施例1に係る偏光分離素子、電気光
学素子、および偏光方向回転素子を透過する光の、制御
電圧を印加するときと印加しないときとにおける動作を
説明するための模式図であり、(A)は、偏光分離素子
および電気光学素子の場合、(B)は、偏光方向回転素
子の場合における模式図である。
学素子、および偏光方向回転素子を透過する光の、制御
電圧を印加するときと印加しないときとにおける動作を
説明するための模式図であり、(A)は、偏光分離素子
および電気光学素子の場合、(B)は、偏光方向回転素
子の場合における模式図である。
【図5】本発明の実施例1に係る光学装置に印加する制
御電圧の波形図である。
御電圧の波形図である。
【図6】本発明の実施例1に係る光学装置に印加電圧を
加えたときの動画撮像時の撮像光の動向を説明するため
の模式図である。
加えたときの動画撮像時の撮像光の動向を説明するため
の模式図である。
【図7】本発明の実施例1に係る光学装置に印加電圧を
加えたときの静止画撮像時の撮像光の動向を説明するた
めの模式図であり、(A)は、第1のイメージシフトモ
ードによる撮像光の動向を説明するための模式図、
(B)は、第2のイメージシフトモードによる撮像光の
動向を説明するための模式図、(C)は、第3のイメー
ジシフトモードによる撮像光の動向を説明するための模
式図、(D)は、第4のイメージシフトモードによる撮
像光の動向を説明するための模式図である。
加えたときの静止画撮像時の撮像光の動向を説明するた
めの模式図であり、(A)は、第1のイメージシフトモ
ードによる撮像光の動向を説明するための模式図、
(B)は、第2のイメージシフトモードによる撮像光の
動向を説明するための模式図、(C)は、第3のイメー
ジシフトモードによる撮像光の動向を説明するための模
式図、(D)は、第4のイメージシフトモードによる撮
像光の動向を説明するための模式図である。
【図8】本発明の実施例1における解像度を説明するた
めの模式図であり、(A)は、第1のイメージシフトモ
ードによる撮像位置を示す模式図、(B)は、第2のイ
メージシフトモードによる撮像位置を示す模式図、
(C)は、第3のイメージシフトモードによる撮像位置
を示す模式図、(D)は、第4のイメージシフトモード
による撮像位置を示す模式図、(E)は、4つのイメー
ジシフトモードにより撮像した画像をフレームメモリで
互いに補間しながら合成した画像を説明するための模式
図である。
めの模式図であり、(A)は、第1のイメージシフトモ
ードによる撮像位置を示す模式図、(B)は、第2のイ
メージシフトモードによる撮像位置を示す模式図、
(C)は、第3のイメージシフトモードによる撮像位置
を示す模式図、(D)は、第4のイメージシフトモード
による撮像位置を示す模式図、(E)は、4つのイメー
ジシフトモードにより撮像した画像をフレームメモリで
互いに補間しながら合成した画像を説明するための模式
図である。
【図9】本発明の実施例2に係る光学装置の垂直方向イ
メージシフト手段の構成図である。
メージシフト手段の構成図である。
【図10】本発明の実施例2における垂直方向イメージ
シフト手段の動作を説明するための模式図であり、
(A)は、垂直方向へのイメージシフトを行わない場
合、即ち本発明の実施例1に係る第1、第2のイメージ
シフトモードの撮像光の動きを示す模式図、(B)は、
垂直方向へのイメージシフトを行う場合、即ち、本発明
の実施例1に係る第3、第4のイメージシフトモードの
撮像光の動きを示す模式図、(C)は、垂直方向へのイ
メージシフトを行わない場合の撮像位置を示す模式図、
(D)は、垂直方向へのイメージシフトを行う場合の撮
像位置を示す模式図である。
シフト手段の動作を説明するための模式図であり、
(A)は、垂直方向へのイメージシフトを行わない場
合、即ち本発明の実施例1に係る第1、第2のイメージ
シフトモードの撮像光の動きを示す模式図、(B)は、
垂直方向へのイメージシフトを行う場合、即ち、本発明
の実施例1に係る第3、第4のイメージシフトモードの
撮像光の動きを示す模式図、(C)は、垂直方向へのイ
メージシフトを行わない場合の撮像位置を示す模式図、
(D)は、垂直方向へのイメージシフトを行う場合の撮
像位置を示す模式図である。
【図11】本発明の実施例3に係る光学装置の構成図で
ある。
ある。
【図12】従来の光学ローパスフィルタを含む撮像装置
の構成図であり、(A)は、複屈折板を複数枚組み合わ
せたものの構成図、(B)は、液晶を用いて撮像光の分
離幅を可変とすることを特徴とするものの構成図であ
る。
の構成図であり、(A)は、複屈折板を複数枚組み合わ
せたものの構成図、(B)は、液晶を用いて撮像光の分
離幅を可変とすることを特徴とするものの構成図であ
る。
【図13】従来のイメージシフトにより高解像度画像入
力を行う固体撮像装置の概略構成図である。
力を行う固体撮像装置の概略構成図である。
【図14】従来のイメージシフトにより高解像度画像入
力を行う固体撮像装置の構成図であり、(A)は、固体
撮像素子自身を振動することにより高解像度画像を得る
ものの構成図、(B)は、ガラス板を回転することによ
り高解像度画像を得るものの構成図、(C)は、電気的
にイメージシフトを行うことにより高解像度画像を得る
ものの構成図である。
力を行う固体撮像装置の構成図であり、(A)は、固体
撮像素子自身を振動することにより高解像度画像を得る
ものの構成図、(B)は、ガラス板を回転することによ
り高解像度画像を得るものの構成図、(C)は、電気的
にイメージシフトを行うことにより高解像度画像を得る
ものの構成図である。
11 集光レンズ群 12 光学ローパスフィルタ 130 従来例に係る圧電素子 131 ガラス板 132a 従来例に係る第1の電気光学素子 132b 従来例に係る第2の電気光学素子 133 従来例に係る偏光面回転素子 20 システムコントローラ 21 タイミング発生回路 22 イメージシフト制御回路 23 液晶ドライバ 24 CCDドライバ 25 サンプル/ホールド(S/H)回路 26 A/D変換回路 27 信号処理回路 28 フレームメモリ 30 偏光分離素子 31 水平方向イメージシフト手段 311 第1の電気光学素子 312 第1の偏光方向回転素子 313 第2の電気光学素子 32 垂直方向イメージシフト手段 321 第3の電気光学素子 322 第2の偏光方向回転素子 323 第4の電気光学素子 5 固体撮像素子 61 ガラス板 62 透明電極 63 ネマティック液晶の配向膜 64a、64b ツイストネマティック液晶の配向膜 65 ネマティック液晶 66 ツイストネマティック液晶 7 撮像光 7O、7EO、7OEO、7EOEO 撮像光(常光線) 7E、7OE、7EOE、7OEOE 撮像光(異常光線)
Claims (3)
- 【請求項1】 照射される撮像光の常光線と異常光線と
を斜め方向に所定量分離する偏光分離素子と、 該照射される撮像光の常光線と異常光線とを水平方向に
所定量分離する第1の電気光学素子と、該撮像光の偏光
方向を90°回転させる第1の偏光方向回転素子と、該
撮像光の常光線と異常光線とを水平方向に所定量分離ま
たは所定量ずれた位置で再び合成する第2の電気光学素
子とを有する水平方向イメージシフト手段と、 該照射される撮像光の常光線と異常光線とを垂直方向に
所定量分離する第3の電気光学素子と、該撮像光の偏光
方向を90°回転させる第2の偏光方向回転素子と、該
撮像光の常光線と異常光線とを垂直方向に所定量分離ま
たは所定量ずれた位置で再び合成する第4の電気光学素
子とを有する垂直方向イメージシフト手段と、 該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手段および
該垂直方向イメージシフト手段からの撮像光を受光して
光電変換を行い撮像信号を形成して出力する撮像素子
と、 該偏光分離素子、該水平方向イメージシフト手段および
該垂直方向イメージシフト手段に印加する制御電圧をオ
ンオフすることにより撮像光の分離幅を制御する電圧制
御手段とを備えた光学装置。 - 【請求項2】 前記電圧制御手段が動作モードとして、
動画撮像モードと静止画撮像モードとを有し、 該動画撮像モードでは、動画撮像時に光学ローパスフィ
ルタ機構として常光線と異常光線とが水平および斜め方
向に所定量分離するように、前記偏光分離素子、前記水
平方向イメージシフト手段および前記垂直方向イメージ
シフト手段の印加電圧を制御し、 該静止画撮像モードでは、静止画撮像時の1撮像ごとに
高解像度入力機構として、該偏光分離素子、該水平方向
イメージシフト手段および該垂直方向イメージシフト手
段へ、イメージシフトなし、水平方向イメージシフト、
垂直方向イメージシフト、および斜め方向イメージシフ
トの4種類の印加電圧を1フレームごとに制御する、請
求項1記載の光学装置。 - 【請求項3】 前記偏光分離素子、前記水平方向イメー
ジシフト手段および前記垂直方向イメージシフト手段を
積層する構成にすることにより1つの素子として構成し
た、請求項1記載の光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7051643A JPH08250692A (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7051643A JPH08250692A (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 光学装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08250692A true JPH08250692A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12892538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7051643A Withdrawn JPH08250692A (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08250692A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0836330A2 (en) * | 1996-10-14 | 1998-04-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Colour imaging apparatus |
WO2000072079A3 (en) * | 1999-05-24 | 2001-12-13 | Marconi Applied Techn Ltd | Electro-optic devices |
JP2019521599A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-07-25 | インターデジタル シーイー パテント ホールディングス | 改善された解像度を用いたプレノプティック・サブアパーチャ・ビュー・シャッフリング |
-
1995
- 1995-03-10 JP JP7051643A patent/JPH08250692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0836330A2 (en) * | 1996-10-14 | 1998-04-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Colour imaging apparatus |
EP0836330A3 (en) * | 1996-10-14 | 1999-12-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Colour imaging apparatus |
US6577341B1 (en) | 1996-10-14 | 2003-06-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus |
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JP2019521599A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-07-25 | インターデジタル シーイー パテント ホールディングス | 改善された解像度を用いたプレノプティック・サブアパーチャ・ビュー・シャッフリング |
US11438503B2 (en) | 2016-06-30 | 2022-09-06 | Interdigital Ce Patent Holdings, Inc. | Plenoptic sub aperture view shuffling with improved resolution |
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