JPH0870407A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高解像度の撮像装置を実現する。 【構成】 １次元的に画素が配列されたリニアイメージ
センサと、被写体の任意の垂直位置における水平線に沿
った部分の像を前記リニアイメージセンサに結像させる
光路変更手段と、前記光路変更手段の動作に応じて前記
リニアイメージセンサの読み出しを行わせる制御手段
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ、電子ス
チルカメラ等に使用される撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビデオカメラ、電子スチルカ
メラにおける撮像装置としてエリアイメージセンサ（２
次元イメージセンサ）が使用されている。このようなエ
リアセンサによる撮像動作を説明する。なお、以下にお
いては説明の簡略化のため、被写体を仮想的に平面で表
すものとする。

【０００３】図５に示すように、被写体１の像は凸レン
ズ２を介して複数の画素（光電変換素子）３ａ、３ａ、
…がマトリックス状に配設されたエリアセンサ３の受光
面３Ａに結像される。これらの画素３ａ、３ａ、…によ
って、被写体１の像は電気信号に変換され、エリアセン
サ３の出力ピン３ｂ、３ｂ、…から順次出力される。こ
のエリアセンサ３の出力ピン３ｂ、３ｂ、…は後述する
画像処理装置に接続されており、この画像処理装置で
は、この電気信号に適当な処理を行って、ビデオテープ
等への記録や、映像表示のための出力等を行う。

【０００４】このようにして得られた映像の画質はエリ
アセンサ３の解像度に依存する。即ち、このエリアセン
サ３の解像度は、同じ面積の受光面３Ａに対して、画素
数が増加すれば単位面積当りの画素数が増加して、向上
する。一般に、エリアセンサ３は、水平方向５００〜７
００画素、垂直方向５００〜８００画素程度とである場
合が多いが、それぞれ水平方向、垂直方向の画素数は共
に最大１０００画素程まで増加させることができる。

【０００５】また、カラー映像を得るためのカラーエリ
アセンサは、エリアセンサの各画素上に色フィルタを形
成することによって実現される。例えば、３原色フィル
タによってカラー化を行う場合、３原色の各々に対応す
る色フィルタを画素上に一定の配列規則にしたがって形
成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エリアセンサ
の画素数の増加に伴って、以下のような問題が生じる。
即ち、受光面の面積を変えずに画素数を増加させると、
１画素当りの受光面積が小さくなり、感度は低下する。
また、集積度を上げることによってエリアセンサの歩留
りが低下し、製品の単価の上昇を招く。

【０００７】また、カラーエリアセンサの場合には、カ
ラーの映像を得るために、１つのドットに対して３原色
に対応したフィルタをそれぞれ備えた画素を少なくとも
１つずつ必要とするため、解像度がさらに低下すること
になる。

【０００８】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その第１の目的は、イメージセンサの面積を増加させる
ことなく高解像度の撮像装置を実現することである。ま
た、第２の目的はカラー化に対応した高解像度の撮像装
置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、１次元的に画素が配列されたリニアイメージセンサ
と、被写体の任意の垂直位置における水平線に沿った部
分の像を前記リニアイメージセンサに結像させる光路変
更手段と、前記光路変更手段の動作に応じて前記リニア
イメージセンサの読み出しを行わせる制御手段と、を備
える。

【００１０】前記光路変更手段は回転可能な多面反射鏡
であることが望ましい。

【００１１】また、回転可能な多面反射鏡は、光の３原
色のうちの、第１の波長領域の光を選択的に反射させる
コーティングが施された鏡と、第２の波長領域の光を選
択的に反射させるコーティングが施された鏡と、第３の
波長領域の光を選択的に反射させるコーティングが施さ
れた鏡と、を備えた組を少なくとも一組有するものであ
ると良い。

【００１２】

【作用】光路変更手段によって、被写体の垂直方向の任
意位置での水平線に沿った部分の像をリニアイメージセ
ンサに結像させ、制御手段によって、光路変更手段によ
る被写体の垂直方向位置の変化に応じて、リニアイメー
ジセンサの読み出しを行っているので、高集積度、多画
素のエリアセンサを用いることなく高解像度画像が得ら
れる。

【００１３】また、多面体鏡の各面で３原色に対応した
選択的反射を行わせるようにすることにより、高解像度
のカラー画像を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例の
いくつかを詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
例の概略透視図である。この実施例では、センサとして
リニアイメージセンサ４が使用される。このリニアイメ
ージセンサ４の受光面４Ａには直線状に複数の画素４
ａ、４ａ、…が形成されている。また、リニアイメージ
センサ４には入出力のためのピン４ｂ、４ｂ、…が取り
付けられおり、後述する制御部１３及び映像処理部１４
に接続されている。ポリゴンミラー５はその中心軸７が
リニアイメージセンサ４の受光面４Ａに平行になるよう
に配置されている。このポリゴンミラー５は正六角柱を
なしており、このポリゴンミラー５の６つの面は平面ミ
ラー５Ａ、５Ｂ、…、５Ｆとなっている。このポリゴン
ミラー５の中心軸７には、図２に示すように、プーリ８
が取り付けられている。また、ポリゴンミラー５を回転
させるための駆動モータ１０が設けられており、その回
転軸１１にはプーリ１２が取り付けられ、このプーリ１
２とプーリ８の間にはベルト９が張設されている。この
駆動モータ１０は制御部１３（図３）により始動、停
止、及び回転数が制御される。ポリゴンミラー５の各平
面ミラー５Ａ、５Ｂ、…、５Ｆは、このポリゴンミラー
５に対してリニアイメージセンサ４の反対側に存在する
被写体１からの入射光をリニアイメージセンサ４に向け
て反射する。このため、被写体１とポリゴンミラー５の
間に光学系（図示せず）が設けられると共に、ポリゴン
ミラー５とリニアイメージセンサ４の間に反射光を受光
面４Ａ上に結像させるための凸レンズ６が配置されてい
る。

【００１５】図３は本発明に係る撮像装置の概略ブロッ
ク図であり、ポリゴンミラー駆動モータ１０、リニアイ
メージセンサ４、及び画像処理部１４がそれぞれ制御部
１３により制御されることが示されている。

【００１６】上記の構成の装置による撮像動作について
図１〜図３を参照しながら説明する。まず、ポリゴンミ
ラー５を駆動用モーター１０によって矢印の方向に回転
させる。被写体１は、ポリゴンミラー５の回転に伴っ
て、１つの平面ミラー５Ａ（１）によって上部から下部
へと垂直走査される。つまり、被写体のある垂直位置１
Ａ（１）での水平線に沿った部分の像は、ポリゴンミラ
ー５の１つの平面ミラー５Ａの表面でリニアイメージセ
ンサ４の受光面４Ａに向けて反射され、さらに、凸レン
ズ６によってその受光面４Ａ上に集められる。この像は
画素４ａ、４ａ、…によって電気信号に変換され、画像
データとしてピン４ｂ、４ｂ、…から順次又は同時に出
力される。このようにして水平方向（Ｘ方向）の走査が
行われ、１ライン分の画像データが画像処理部１４に蓄
積される。この後、制御部１３からの信号によって駆動
モータ１０を回転させ、ポリゴンミラー５が一定角度回
転して、平面ミラー５Ａの面がずれて、次の被写体１Ａ
（２）の像がリニアイメージセンサ４の受光面４Ａに集
光される。この後、上述のような光電変換が行われ、被
写体１Ａ（２）に対応する画像データが画像処理部１３
に蓄積される。このようにして、ポリゴンミラー５の回
転に伴って、順次被写体４の垂直方向（Ｙ方向）の走査
が行われる。駆動モータ１０の回転数は制御部１４によ
って、ポリゴンミラー５の回転数をリニアイメージセン
サ７のデータ読み出し時間に対応した回転数に同期させ
る。ＮＴＳＣ方式による場合、ポリゴンミラー５の回転
数については、このポリゴンミラー５は６つの平面ミラ
ー５Ａ、５Ｂ、…、５Ｆを有しているため、このポリゴ
ンミラー５が１回転することにより、６フレームが得ら
れる。このため、フィールド周波数を３０Ｈｚとする
と、ポリゴンミラー５の回転数は３００ｒｐｍにする。
また、リニアイメージセンサ４からの読み出し時間は、
１フレームにつき垂直方向を５２５本走査し、このとき
のフィールド周波数が３０Ｈｚであるため、６３μｓｅ
ｃ以下である必要がある。

【００１７】画像処理部１３によってリニアイメージセ
ンサ４から送られてくる１次元的な画像データを１フレ
ーム分蓄積した後、１フレーム分の２次元的な画像デー
タに変換する処理を行う。この処理されたデータは記録
装置としてのビデオテープ等に記録される。

【００１８】このように、本発明の第１の実施例によれ
ば、リニアイメージセンサに回転ポリゴンミラーを組み
合わせて被写体の撮像を行なうようにしたので、１００
０画素のリニアイメージセンサを用いて、水平画素数１
０００画素のエリアセンサと同等の解像度を得ることが
できる。なお、エリアセンサと比較して、画素数の多い
リニアセンサの製造は技術的に容易であり、低コストで
ある。このため、リニアセンサの画素数は約５０００画
素まで可能でありるので、このような高解像度素子を解
像度の向上を図ることができる。また、歩留りの良いリ
ニアイメージセンサを使用することができるためコスト
面への影響も極力抑えられる。

【００１９】本発明の第２の実施例として、カラー映像
を得るための撮像装置について以下に説明する。この実
施例では、モノクロ映像の撮像装置におけるポリゴンミ
ラーの表面にカラー化のためのコーティングを施してい
る。ここで用いるカラー映像撮影用の撮像装置はポリゴ
ンミラー５を除いてモノクロ映像撮影用の撮像装置とほ
ぼ同様の構成であるので、図１と同じ構成要素について
は説明を省略する。

【００２０】図４はポリゴンミラーの構成を示す側面図
であり、カラー化のためにポリゴンミラー５の平面ミラ
ー５Ａ、５Ｂ、…、５Ｆに干渉膜フィルタを形成してい
る。この干渉膜フィルタは３原色に対応したフィルタで
あり、この平面ミラー５Ａ、５Ｂ、…、５Ｆには、順に
赤色領域の波長を反射する干渉膜フィルタ５０Ｒ、緑色
領域の波長を反射する干渉膜フィルタ５０Ｇ、青色領域
の波長を反射する干渉膜フィルタ５０Ｂ、…が形成され
ている。これらの干渉膜フィルタは、金属材料（アル
ミ）等をミラー表面に蒸着することによって形成され
る。この場合、選択する波長によって、金属材料の種
類、膜厚、層数を決める。

【００２１】カラー画面を１画面得るためには３原色に
対応した光のみを反射する干渉膜フィルタ５０Ｒ、５０
Ｇ、５０Ｂを備えたそれぞれのミラーによって被写体を
走査する必要がある。このため、モノクロの画像に対応
したカラーの画像を得るために、モノクロの場合に比し
て、ポリゴンミラー５の回転数を３倍にし、読出しもこ
れに応じて速くする必要がある。さらに、画像処理部１
３では、これらのミラーによって得られたカラー画像を
得るために画像を合成する処理を行う。

【００２２】また、上述のように、１つのカラー画面を
得るために３原色に対応するミラーが１組必要である。
上記の実施例では、ポリゴンミラーは六角柱であるた
め、２組の３原色ミラーを有する場合を示したが、ポリ
ゴンミラーは少なくとも３原色のミラーを１組以上有す
るものであれば良い。また、周波数インターリーブ方式
を採用する場合には、３原色の構成はシアン、マゼン
タ、イエローでも良い。

【００２３】本発明の第２の実施例によれば、多面体鏡
の各面を３原色に対応した反射を行わせるようにしたの
で、高解像度のカラー画像を得ることができる。

【００２４】以上の実施例では、ポリゴンミラーを用い
たが、ポリゴンミラーの代わりに、プリズムを用いても
よい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、光路変更手段によっ
て、被写体の垂直方向の任意位置での水平線に沿った部
分の像をリニアイメージセンサに結像させ、制御手段に
よって、光路変更手段による被写体の垂直方向位置の変
化に応じて、リニアイメージセンサの読み出しを行って
いるので、リニアイメージセンサによって２次元的な画
像を再生することができ、画素数の増加を極力抑えつつ
も解像度を上げることができる。

【００２６】また、光路変更手段としての多面体鏡の各
面を３原色に対応した選択的反射を行わせるようにした
ので、高解像度のカラー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の概略透視図。

【図２】図１のポリゴンミラーの詳細図。

【図３】概略ブロック図。

【図４】本発明の第２の実施例のポリゴンミラーの側面
図。

【図５】従来例の概略透視図。

【符号の説明】

１ 被写体 ２ 凸レンズ ３ エリアイメージセンサ ３Ａ 受光面 ３ａ 画素 ４ リニアイメージセンサ ４Ａ 受光面 ４ａ 画素 ５ ポリゴンミラー ５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ 平面ミラー ６ 凸レンズ ７、１２ 中心軸 ８、１１ プーリー ９ ベルト １０ 駆動モーター ５０Ｒ 赤色干渉膜フィルタ ５０Ｇ 緑色干渉膜フィルタ ５０Ｂ 青色干渉膜フィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１次元的に画素が配列されたリニアイメー
   ジセンサと、 被写体の任意の垂直位置における水平線に沿った部分の
   像を前記リニアイメージセンサに結像させる光路変更手
   段と、 前記光路変更手段の動作に応じて前記リニアイメージセ
   ンサの読み出しを行わせる制御手段と、を備えたことを
   特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】前記光路変更手段は回転可能な多面反射鏡
   であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】前記多面反射鏡は、 光の３原色のうちの、第１の波長領域の光を選択的に反
   射させるコーティングが施された鏡と、 第２の波長領域の光を選択的に反射させるコーティング
   が施された鏡と、 第３の波長領域の光を選択的に反射させるコーティング
   が施された鏡と、を備えた組を少なくとも一組有するこ
   とを特徴とする請求項２記載の撮像装置。