JPH1032761A

JPH1032761A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH1032761A
Application number: JP8202795A
Authority: JP
Inventors: Yukio Suzuki; 幸夫鈴木; Masakuni Iwanaga; 正国岩永
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】受光画素の集積度を変えずに、解像度を上げ
ることができるとともに、水晶などの高価なローパスフ
ィルタを用いずに、モアレの発生を防ぐようにすること
である。【解決手段】撮影する画像と受光部２との間の光軸７
に対し所定角度傾斜して配置された透明な平行平面板６
に回折格子を施し、この平行平面板６を光軸７に対し所
定角度傾斜させた状態で回転させることにより、撮影す
る画像の複数のサンプル点を周期的に移動させて受光部
２の１つの受光画素で順次検出するので、受光画素の集
積度を変えずに、解像度を上げることができるととも
に、平行平面板６の回折格子によってサンプル点からの
光を０次回折光と１次回折光とにほぼ等しい割合で分け
るので、０次回折光と１次回折光が１つの受光画素ごと
で相殺されることになり、これにより水晶などの高価な
ローパスフィルタを用いずに、検出された画像信号を表
示する際、モアレの発生が防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置は、ＣＣＤなどの受光画
素を縦横に配列した受光部で撮影対象物つまり撮影する
画像を多数のサンプル点として検出し、この検出した各
サンプル点の出力を画像信号として形成するようになっ
ており、画像を撮影したときの解像度が受光画素の画素
数で決まっている。このため、解像度を向上させるため
には、集積度を上げて画素数を増やすことが考えられる
が、このような撮像装置では、受光部に感光部と電荷転
送部を作らなければならないため、集積度を上げると１
つ１つの受光画素の面積が小さくなり、感度が低下す
る。

【０００３】これを解決する方法として、集積度を変え
ずに、撮影する画像の複数のサンプル点を順次移動させ
て受光部のいずれか１つの受光画素で順次検出し、この
検出した複数のサンプル点の出力をこれらサンプル点の
移動位置に同期させて複数の画像信号として形成するこ
とが提案されている。この場合、撮影する画像の複数の
サンプル点を移動させる手段としては、例えば、透明な
平行平面板を光軸に対し傾けて配置し、この傾いた平行
平面板を回転させることにより、画像のサンプル点を受
光部上で順次移動させる構造のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに撮影する画像のサンプル点を移動させる方法では、
複数のサンプル点を１つの受光画素で順次検出するの
で、解像度を上げることができるが、検出したサンプル
点を画像として表示したときに、図７（ｃ）に示すモア
レが発生するという問題がある。すなわち、図７（ａ）
に示すように、撮影する画像が受光画素の画素ピッチよ
りも細かい縦縞模様であると、サンプル点の光は図７
（ｂ）に示すように縦縞模様に対応した波形として検出
され、この波形を受光画素の画素ピッチＰに対応させて
出力すると、図７（ｃ）に示すように明暗の幅が不規則
になり、元の縦縞模様と異なる縦縞模様として表示され
ることになり、モアレが発生する。なお、モアレが発生
しないようにするためには、光学的ローパスフィルタを
設置するばよいのであるが、ローパスフィルタは通常、
水晶で作られているため、コストが非常に高くなるとい
う不都合がある。

【０００５】この発明の課題は、受光画素の集積度を変
えずに、解像度を上げることができるとともに、水晶な
どの高価なローパスフィルタを用いずに、モアレの発生
を防ぐことができるようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、受光画素が
配列された受光部で撮影する画像の多数のサンプル点を
検出する際、画像の複数のサンプル点を位置変位手段に
よって周期的に移動させて受光部の１つの受光画素で順
次検出し、この検出した複数のサンプル点の出力を位置
変位手段による移動位置に同期させて複数の画像信号と
して形成する撮像装置において、位置変位手段が、撮影
する画像と受光部との間の光軸に対し傾いて配置される
透明な平行平面板に回折格子を施し、この平行平面板を
光軸に対し３次元的に傾斜させる構成であることを特徴
とする。

【０００７】したがって、この発明によれば、位置変位
手段の透明な平行平面板を光軸に対して３次元的に傾斜
させることにより、撮影する画像の複数のサンプル点を
周期的に移動させて受光部の１つの受光画素で順次検出
させるので、受光画素の集積度を変えずに、解像度を上
げることができるとともに、複数のサンプル点を周期的
に移動させて受光部の１つの受光画素で順次検出する
際、平行平面板に施された回折格子によって回折されな
い光（以下、０次回折光という）と回折された光（以
下、１次回折光という）とにほぼ等しい割合で分けら
れ、０次回折光が１つの受光画素で順次検出されるとと
もに、これに隣接する他の１つの受光画素で１次回折光
が順次検出されるため、１つの受光画素ごとで０次回折
光と１次回折光が相殺されることになり、このため水晶
などの高価なローパスフィルタを用いずに、検出された
画像信号を表示する際、モアレの発生を防ぐことができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】

［第１実施形態］以下、図１〜図４を参照して、この発
明の撮像装置の第１実施形態について説明する。図１は
撮像装置の概略構成図である。この図において、１は受
光基板であり、この受光基板１の光入射面には受光部２
が設けられている。この受光部２は、感光部と電荷転送
部とを備えたものであり、図２に示す受光画素３が縦横
に多数配列形成された構造になっている。この受光部２
の前方（光入射側）にはレンズ４が配置されており、こ
のレンズ４の前方（光入射側）には撮影する画像（図示
せず）のサンプル点の投影位置を変位させる位置変位機
構（位置変位手段）５が配置されている。

【０００９】この位置変位機構５は、円形状の透明な平
行平面板６と、この平行平面板６が光軸７に対し所定角
度傾斜した状態で内部に装着された回転筒８と、この回
転筒８を回転させるモータ９とからなっている。この場
合、回転筒８の端部外周面には歯車部８ａが設けられて
おり、この歯車部８ａにはモータ９の出力軸に設けられ
た駆動歯車９ａが噛み合っている。平行平面板６は、ガ
ラスやプラスチックなどからなり、回転筒８内に光軸７
に対し所定角度傾斜して配置され、この傾斜した状態で
回転筒８と共に回転する。また、平行平面板６の光出射
面には、回折格子６ａが施されている。この回折格子６
ａは、平行平面板６の光出射面から出射する光を回折し
ない０次回折光と回折した１次回折光とにほぼ等しく分
割するものであり、平行平面板６の水平方向（横方向）
または垂直方向（縦方向）のいずれかの方向に設けられ
ている。

【００１０】このような撮像装置では、モータ９で回転
筒８を回転させると、この回転筒８と共に透明な平行平
面板６が光軸に対し所定角度傾いた状態で回転し、この
平行平面板６の回転に応じて、撮影する画像の複数のサ
ンプル点がレンズ４によって受光部３に集光される際、
図２に示すように複数のサンプル点が受光部２上を移動
して１つの受光画素３に順次受光される。すなわち、撮
影する画像からの光のうち、その画像のサンプル点から
の光が図３に示すように光軸７に平行な光として平行平
面板６に入射する際、平行平面板６が光軸７に対し所定
角度傾いていることにより、法線に対し特定の角度をも
って入射するため、この入射光が平行平面板６内で屈折
され、この屈折された光が平行平面板６の光出射面から
出射する際、回折格子６ａによって、光軸７に対し平行
な０次回折光と、光軸７に対し特定の角度をもった１次
回折光とにほぼ等しく分割され、この分割された各回折
光がレンズ４によって受光部２に集光され、これにより
０次回折光が受光部２の１つの受光画素３に受光される
とともに、この受光画素３に隣接する他の１つの受光画
素（図示せず）に１次回折光が受光される。

【００１１】例えば、撮影する画像の複数のサンプル点
Ａ〜Ｄのうち、サンプル点Ａの０次回折光は図２に示す
受光部２の１つの受光画素３に受光されるの同時に、サ
ンプル点Ａの１次回折光はその１つの受光画素３に隣接
する他の１つの受光画素（図示せず）に受光される。ま
た、サンプル点Ｂの０次回折光は平行平面板６の回転に
伴って受光部２上を移動してサンプル点Ａの０次回折光
と同じ受光画素３にタイミングがずれて受光されるの同
時に、サンプル点Ｂの１次回折光はその受光画素３に隣
接する受光画素に受光される。同様に、サンプル点Ｃ、
Ｄの各０次回折光は平行平面板６の回転に伴って受光部
２上を移動してサンプル点Ａの０次回折光と同じ受光画
素３にそれぞれタイミングがずれて順次受光されるの同
時に、サンプル点Ｃ、Ｄの各１次回折光はその受光画素
３に隣接する受光画素に順次受光される。

【００１２】このようにして、受光部２に検出された各
サンプル点Ａ〜Ｄの出力信号は、波形処理回路によって
波形処理されるとともに、画像形成回路によって平行平
面板６の回転に伴う移動位置に同期して複数の画像信号
として形成されるので、受光画素の集積度を変えずに、
解像度を上げることができる。また、受光部２の各受光
画素３ではそれぞれ０次回折光と１次回折光とが同時に
受光されるので、この０次回折光と１次回折光とが互い
に相殺し合うことになり、このため水晶などの高価なロ
ーパスフィルタを用いずに、検出された画像信号を表示
する際、モアレの発生を防ぐことができ、電子カメラな
どの電子撮像装置に良好に搭載することができる。

【００１３】例えば、図４（ａ）に示すように、撮影す
る画像が受光画素３の画素ピッチＰよりも細かい縦縞模
様である場合、サンプル点Ａ〜Ｄの光は図４（ｂ）に示
すように０次回折光と１次回折光とが縦縞模様に対応し
た波形として検出され、この０次回折光と１次回折光の
波形が図４（ｃ）に示すように互いに相殺されて合成さ
れるため、この合成波形を受光画素３の画素ピッチＰに
対応する画像信号として出力すると、図４（ｄ）に示す
ように元の縦縞模様と明暗の幅が相似になる縦縞模様と
して表示されることになり、これによりモアレの発生が
防げる。

【００１４】［第２実施形態］次に、図５を参照して、
この発明の撮像装置の第２実施形態について説明する。
なお、図１〜図４に示された第１実施形態と同一部分に
は同一符号を付し、その説明は省略する。図５に示され
た撮像装置は、位置変位機構１０が異なる以外は第１実
施形態と同じ構造になっている。すなわち、この位置変
位機構１０は、透明な平行平面板６と、この平行平面板
６の外周に装着された保持リング１１と、平行平面板６
が対応する個所に円形孔１２ａが設けられた支持板１２
と、この支持板１２と保持リング１１との間に設けられ
て平行平面板６を光軸７に対し３次元的に傾ける複数の
ピエゾ素子（変位素子）１３とからなり、これらピエゾ
素子１３の伸縮変形を電気的に制御して平行平面板６の
光軸７に対する傾き角および傾き方向を可変する構造に
なっている。なお、平行平面板６の光出射面には、第１
実施形態と同様、回折格子６ａが平行平面板６の水平方
向（横方向）または垂直方向（縦方向）のいずれかの方
向に設けられている。この場合には、平行平面板６が回
転しないため、回折格子６ａが水平方向に設けられてい
ると、縦方向に光を回折し、垂直方向に設けられている
と、横方向に光を回折する。

【００１５】このような撮像装置では、ピエゾ素子１３
の伸縮変形を電気的に制御して平行平面板６の光軸７に
対する傾き角および傾き方向を可変することにより、平
行平面板６の光軸７に対する傾き角および傾き方向に応
じて撮影する画像の各サンプル点からの光をシフトさ
せ、このシフトした各サンプル点の光をレンズ４を介し
て受光部２の各受光画素３に入射させる際、平行平面板
６の回折格子６ａによって各サンプル点の光が０次回折
光と１次回折光とに分割され、この分割された各回折光
がそれぞれ１つの受光画素３およびこれに隣接する他の
１つの受光画素に順次受光される。このときには、平行
平面板６が回転せずに、光軸７に対する傾き角および傾
き方向が変化するだけであるから、複数のサンプル点か
らの各光のうち、各０次回折光は１つの受光画素３に順
次受光され、この受光画素３に対し縦方向または横方向
に隣接する他の共通の１つの受光画素に各１次回折光が
順次受光される。

【００１６】例えば、回折格子６ａが１次回折光を光軸
７に対し斜め上に向けて回折するように形成されている
場合には、複数のサンプル点Ａ〜Ｄのうち、サンプル点
Ａの０次回折光は図２に示す受光部２の１つの受光画素
３に受光されるの同時に、サンプル点Ａの１次回折光は
その１つの受光画素３の上側に隣接する他の１つの受光
画素（図示せず）に受光される。また、サンプル点Ｂ〜
Ｄの０次回折光は平行平面板６の回転に伴って受光部２
上を順次移動してサンプル点Ａの０次回折光と同じ受光
画素３にタイミングがずれて順次受光されるの同時に、
サンプル点Ｂ〜Ｄの１次回折光はその受光画素３の上側
に隣接するサンプル点Ａの１次回折光と同じ受光画素に
順次受光される。

【００１７】このため、この撮像装置では、第１実施形
態と同様、受光画素３の集積度を変えずに、解像度を上
げることができるとともに、水晶などの高価なローパス
フィルタを用いずに、モアレの発生を防ぐことができ、
電子カメラなどの電子撮像装置に良好に搭載することが
できるほか、特に複数のサンプル点からの各光の各０次
回折光が１つの受光画素３に順次受光され、この受光画
素３に対し縦方向または横方向に隣接する他の共通の１
つの受光画素に各１次回折光が順次受光されるので、第
１実施形態のものよりも、モアレの発生をより一層良好
に防ぐことができる。

【００１８】なお、上記第１、第２実施形態では、縦横
に隣接する４つのサンプル点を１つの受光画素３に受光
させるようにしたが、縦方向（上下方向）または横方向
（水平方向）のいずれかの方向に隣接する２つのサンプ
ル点を１つの受光画素に受光させるようにしても良い。

【００１９】［第３実施形態］次に、図６を参照して、
この発明の撮像装置の第３実施形態について説明する。
この場合にも、図１〜図４に示された第１実施形態と同
一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図６
に示された撮像装置は、第１実施形態の位置変位機構５
に代えてフィルタ機構２０を設けた以外は第１実施形態
と同じ構造になっている。このフィルタ機構２０は、透
明な平行平面板６と、この平行平面板６が光軸７に対し
垂直な状態で内部に装着された回転筒８と、この回転筒
８を回転させるモータ９とからなり、回転筒８の端部外
周面に設けられた歯車部８ａにモータ９の出力軸に設け
られた駆動歯車９ａが噛み合い、モータ９の回転によっ
て回転筒８が回転し、平行平面板６が同一平面内で回転
する構造になっている。この場合にも、平行平面板６の
光出射面には、第１実施形態と同様、回折格子６ａが平
行平面板６の水平方向（横方向）または垂直方向（縦方
向）のいずれかの方向に設けられている。

【００２０】このような撮像装置では、モータ９で回転
筒８を回転させると、この回転筒８と共に透明な平行平
面板６が光軸７に対し垂直な平面内で回転するので、撮
影する画像のサンプル点からの光が光軸７に平行な光と
して平行平面板６に入射すると、平行平面板６で屈折さ
れずにそのまま透過し、平行平面板６の光出射面から出
射する際、回折格子６ａによって、光軸７に対し平行な
０次回折光と、光軸７に対し特定の角度をもった１次回
折光とにほぼ等しく分割され、この分割された各回折光
がレンズ４によって受光部２に集光され、これにより０
次回折光が図２に示す受光部２の１つの受光画素３に受
光されるとともに、この受光画素３の隣接する他の１つ
の受光画素（図示せず）に１次回折光が受光される。

【００２１】このように、この撮像装置では、受光部２
の各受光画素３でそれぞれ０次回折光と１次回折光とが
同時に受光されるため、この０次回折光と１次回折光と
が互いに相殺し合うことになり、このため水晶などの高
価なローパスフィルタを用いずに、検出された画像信号
を表示する際、モアレの発生を防ぐことができる。特
に、従来の水晶を用いたローパスフィルタでは、水平方
向または垂直方向のみにしか光を分けることができない
が、この撮像装置では、平行平面板６が光軸７に対し垂
直に配置され、この状態で同一平面内で回転するので、
１次回折光を水平および垂直方向のすべて方向に向けて
出射することができ、ローパスフィルタとして、より大
きな効果がある。

【００２２】なお、上記第３実施形態では、平行平面板
６を光軸７に対し垂直な状態で回転筒８内に装着して回
転筒８を回転させることにより、平行平面板６を光軸７
に対し垂直な平面内で回転させるようにしたが、これに
限らず、第１実施形態と同様、光出射面に回折格子６ａ
が設けられた透明な平行平面板６を光軸７に対し所定角
度傾斜させた状態で回転筒８内に装着し、この状態で回
転筒８を回転させることにより、平行平面板６を光軸７
に対し所定角度傾斜させた状態で回転させるようにして
も良い。この場合には、平行平面板６の回転と、受光部
２の受光画素３での受光タイミングとが、第１実施形態
と同様に同期していても良いが、同期しないように構成
されていても良い。このような構造では、平行平面板６
の回転と受光タイミングとが同期していれば、第１実施
形態と同様の作用効果があり、また平行平面板６の回転
と受光タイミングとが同期していなければ、第３実施形
態と同様の効果がある。

【００２３】また、上記第１〜第３実施形態では、平行
平面板６の光出射面に回折格子６ａを施したが、これに
限らず、例えば平行平面板６の光入射面に回折格子６ａ
を施しても良い。さらに、上記第１〜第３実施形態で
は、平行平面板６と受光部２との間にレンズ４を配置し
たが、これに限らず、例えばレンズ４と受光部２との間
に平行平面板６を配置しても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、位置変位手段の透明な平行平面板を光軸に対して３
次元的に傾斜させることにより、撮影する画像の複数の
サンプル点を周期的に移動させて受光部の１つの受光画
素で順次検出させるので、受光画素の集積度を変えず
に、解像度を上げることができるとともに、複数のサン
プル点を周期的に移動させて受光部の１つの受光画素で
順次検出する際、平行平面板に施された回折格子によっ
て０次回折光と１次回折光とにほぼ等しい割合で分けら
れ、０次回折光が１つの受光画素で順次検出されるとと
もに、これに隣接する他の１つの受光画素で１次回折光
が順次検出されるため、１つの受光画素では０次回折光
と１次回折光が相殺されることになり、このため水晶な
どの高価なローパスフィルタを用いずに、検出された画
像信号を表示する際、モアレの発生を防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の撮像装置の第１実施形態の概略構成
図。

【図２】図１の受光部の一部を拡大した図。

【図３】図１の平行平面板による光の屈折および回折状
態を示した図。

【図４】受光部で受光した光の波形処理状態を示し、
（ａ）は撮影する画像の縦縞模様を示した図、（ｂ）は
０次回折光と１次回折光とを各受光画素で受光したとき
の波形を示した図、（ｃ）は０次回折光と１次回折光の
波形を合成した合成波形を示した図、（ｄ）は合成され
た波形を受光画素の画素ピッチに対応する画像信号とし
て出力したときの出力波形およびその表示画像を示した
図。

【図５】この発明の撮像装置の第２実施形態の概略構成
図。

【図６】この発明の撮像装置の第３実施形態の概略構成
図。

【図７】従来の波形処理状態を示し、（ａ）は撮影する
画像の縦縞模様を示した図、（ｂ）は１つの受光画素で
受光したときの波形を示した図、（ｃ）は合成された波
形を受光画素の画素ピッチに対応する画像信号として出
力したときの出力波形およびその表示画像を示した図。

【符号の説明】

２受光部３受光画素５、１０位置変位機構６平行平面板６ａ回折格子７光軸８回転筒９モータ１３ピエゾ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】受光画素が配列された受光部で撮影する画
像の多数のサンプル点を検出する際、前記画像の複数の
サンプル点を位置変位手段によって周期的に移動させて
前記受光部の１つの受光画素で順次検出し、この検出し
た前記複数のサンプル点の出力を前記位置変位手段によ
る移動位置に同期させて複数の画像信号として形成する
撮像装置において、前記位置変位手段は、前記撮影する画像と前記受光部と
の間の光軸に対し傾いて配置される透明な平行平面板に
回折格子を施し、この平行平面板を前記光軸に対し３次
元的に傾斜させる構成であることを特徴とする撮像装
置。
【請求項２】前記位置変位手段は、前記回折格子が施さ
れた前記透明な平行平面板を前記光軸に対し所定角度傾
斜させて配置し、この平行平面板を前記光軸に対し所定
角度傾斜させた状態で駆動装置によって周期的に回転さ
せることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記位置変位手段は、前記回折格子が施さ
れた前記透明な平行平面板を変位素子によって周期的に
前記光軸に対し３次元的に傾斜させることを特徴とする
請求項１記載の撮像装置。