JPH1042303A

JPH1042303A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH1042303A
Application number: JP8196488A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Hashimoto; 公佑橋本; Shoji Kawagoe; 尚司河越; Tetsuya Kuno; 徹也久野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】白黒のＣＣＤチップ単板で高解像度のＲＧＢ
各色信号を得ることができる撮像装置を得る。【解決手段】白黒撮像素子上に被写体を結像させるレ
ンズ面を三分割して、各領域ごとに赤、緑、青透過用カ
ラーフィルタと、それぞれ透過する光を制御する光シャ
ッタを備え、光シャッタを時分割で順次切り換えること
で、ＲＧＢ各色信号を得る。また、レンズを緑色光透過
領域と赤青色光透過領域で分割して、緑色像に対して赤
色像および青色像を、１／２画素だけにずらして白黒撮
像素子上に結像させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一つの撮像素子を
用いた撮像装置の解像度向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】撮像装置に用いるＣＣＤなどの固体イメ
ージセンサによる撮像素子の解像度向上には、多画素
化、画素ずらし、多板化などが考えられる。

【０００３】このうち、多画素化、画素ずらしは、撮像
素子の製造時点で決定される項目である。既存の撮像素
子を用いて、撮像素子自体の解像度以上に撮像装置の解
像度を向上させる方法としては、二板式、または三板式
などの多板化がある。しかしし、多板化は撮像素子を二
枚、または三枚使用するためコストアップを招く。

【０００４】このような問題を解決するものとして、図
２４は例えばテレビジョン学会誌Ｖol．４１，Ｎｏ．１
１（１９８７）ｐ８８〜ｐ９４、カラーシンクロビジョ
ンＣＣＤイメージセンサに示された従来の撮像装置を斜
め上方から見た原理図であり、ＣＣＤチップを、左右に
バイモルフ圧電アクチュエータで周期的に振動させるス
イング撮像素子として構成したものである。図におい
て、４３はスイング撮像素子、４４はスイング撮像素子
４３のＣＣＤチップ、４５はアクチュエータ、４６はＣ
ＣＤチップ４１の基台であるステム、４７は振動するＣ
ＣＤチップ４１から信号を入出力するフレキシブルケー
ブル、４８は入出力ピンである。

【０００５】このようなスイング撮像素子４３を用いた
従来の撮像装置では、アクチュエータ４５で、ＣＣＤチ
ップ４４を再生画像上の水平方向に周期的に振動させる
ことによって、水平方向において画素ピッチの１／２の
位置に空間サンプリング点が得られる。この結果、振動
させない場合に対して水平方向に空間サンプリング点が
２倍となり、水平限界解像度を２倍にすることができ、
単板の撮像素子を高解像度化することができる。この水
平限界解像度は、ＣＣＤチップ４４が白黒であれば輝度
信号が、カラーであればＲＧＢ各色信号が２倍に向上す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなスイング
撮像素子を用いた従来の撮像装置は、ＣＣＤチップを振
動させるためにアクチュエータを用いるので、消費電力
が大きいという問題点があった。

【０００７】また、白黒のＣＣＤチップではＲＧＢ各色
信号を得ることができないという問題点があった。

【０００８】本発明は上述のような課題を解消するため
になされたもので、第１の目的は、アクチュエータを用
いずに、白黒のＣＣＤチップ単板でＲＧＢ各色信号を得
ることができる撮像装置を得るものである。

【０００９】また、第２の目的は、アクチュエータを用
いずに、白黒のＣＣＤチップ単板から得るＲＧＢ各色信
号の水平解像度を向上させる撮像装置を得るものであ
る。

【００１０】また、第３の目的は、アクチュエータを用
いずに、白黒のＣＣＤチップ単板から得るＲＧＢ各色信
号の垂直解像度を向上させる撮像装置を得るものであ
る。

【００１１】また、第４の目的は、アクチュエータを用
いずに、白黒のＣＣＤチップ単板から得るＲＧＢ各色信
号の水平および垂直の両方向について解像度を向上させ
る撮像装置を得るものである。

【００１２】また、第５の目的は、アクチュエータを用
いずに、白黒のＣＣＤチップ単板からＲＧＢ各色信号を
得る撮像装置において、色ずれの少ない撮像装置を得る
ものである。

【００１３】また、第６の目的は、アクチュエータを用
いずに、ＣＣＤチップ単板から得る映像信号の水平方向
における空間サンプリング点を２倍とすることで、水平
解像度を向上させる撮像装置を得るものである。

【００１４】また、第７の目的は、アクチュエータを用
いずに、ＣＣＤチップ単板から得る映像信号の垂直方向
における空間サンプリング点を２倍とすることで、垂直
解像度を向上させることができる撮像装置を得るもので
ある。

【００１５】また、第８の目的は、アクチュエータを用
いずに、ＣＣＤチップ単板から得る映像信号の水平およ
び垂直の両方向における空間サンプリング点を２倍とす
ることで、水平および垂直の両方向について解像度を向
上させることができる撮像装置を得るものである。

【００１６】また、第９の目的は、アクチュエータを用
いずに、ＣＣＤチップ単板から得る映像信号の空間サン
プリング点を３倍以上とすることができる撮像装置を得
るものである。

【００１７】また、第１０の目的は、アクチュエータを
用いずに、ＣＣＤチップ単板から解像度を向上させた映
像信号を得る撮像装置において、組立の簡単な撮像装置
を得るものである。

【００１８】また、第１１の目的は、アクチュエータを
用いずに、ＣＣＤチップ単板から解像度を向上させた映
像信号を得る撮像装置において、オートフォーカス、ま
たはズームレンズ、または交換レンズを備えることがで
きる撮像装置を得るものである。

【００１９】また、第１２の目的は、アクチュエータを
用いずに、ＣＣＤチップ単板から解像度を向上させた映
像信号を得る撮像装置において、奥行きの短い撮像装置
を得るものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置に
おいては、白黒撮像素子と、白黒撮像素子上に被写体を
結像させるレンズと、レンズ面を三分割した領域ごとに
配置した光シャッタと、光シャッタごとに配置した赤透
過用カラーフィルタ、緑透過用カラーフィルタ、青透過
用カラーフィルタと、光シャッタを時分割で順次切り換
える時分割制御手段と、白黒撮像素子が出力する白黒映
像信号を任意の規格化されたカラー映像信号に変換する
カラー信号変換手段で構成したものである。

【００２１】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤青用分割レンズとし、水平方向に離して配置したもの
である。

【００２２】また、緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を、垂直方向に離して配置したものである。

【００２３】また、緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を、斜め方向に離して配置したものである。

【００２４】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤用分割レンズと青用分割レンズとし、水平方向に離し
て配置したものである。

【００２５】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、垂直方向に離して配置したものであ
る。

【００２６】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、斜め方向に離して配置したものであ
る。

【００２７】また、時分割制御手段を、結像数の倍以上
で時分割を行う高速時分割制御手段としたものである。

【００２８】また、撮像素子と、レンズを２分割して水
平方向に離して配置した分割レンズと、分割レンズごと
に配置した光シャッタと、光シャッタを時分割で交互に
切り換える時分割制御手段と、撮像素子が出力する映像
信号を高解像度映像信号に変換する信号変換手段で構成
したものである。

【００２９】また、レンズを２分割して垂直方向に離し
て配置したものである。

【００３０】また、レンズを２分割して斜め方向に離し
て配置したものである。

【００３１】また、レンズを複数分割して離して配置し
たものである。

【００３２】また、レンズを、複数のずれた位置に結像
を得る複数結像レンズとしたものである。

【００３３】また、リレーレンズを備えたものである。

【００３４】また、反射ミラーを備えたものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である撮像装
置においては、白黒撮像素子と、レンズと、光シャッタ
と、赤透過用カラーフィルタ、緑透過用カラーフィル
タ、青透過用カラーフィルタと、時分割制御手段と、カ
ラー信号変換手段で構成したので、白黒撮像素子上の同
位置に、赤色像、緑色像、青色像を時分割で結像するこ
とができる。

【００３６】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤青用分割レンズとし、水平方向に離して配置したの
で、緑色像と、赤青色像を１／２画素だけ左右方向にず
らして結像することができる。

【００３７】また、緑用分割レンズおよび赤青用分割レ
ンズを垂直方向に離して配置したので、緑色像と、赤青
色像を１／２画素だけ垂直方向にずらして結像すること
ができる。

【００３８】また、緑用分割レンズおよび赤青用分割レ
ンズを斜め方向に離して配置したので、緑色像と、赤青
色像を１／２画素だけ斜め方向にずらして結像すること
ができる。

【００３９】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤用分割レンズと青用分割レンズとし、水平方向に離し
て配置したので、緑色像と、赤色像と、青色像をそれぞ
れ１／３画素ずつだけ水平方向にずらして結像すること
ができる。

【００４０】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、垂直方向に離して配置したので、緑
色像と、赤色像と、青色像をそれぞれ１／３画素ずつだ
け垂直方向にずらして結像することができる。

【００４１】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを斜め方向に離して配置したので、緑色
像と、赤色像と、青色像をそれぞれ１／３画素ずつだけ
斜め方向にずらして結像することができる。

【００４２】また、時分割制御手段を、結像数の倍以上
で時分割を行う高速時分割制御手段としたので、被写体
の動きによる緑色像、赤色像、青色像の変化を平準化す
ることができる。

【００４３】また、撮像素子と、レンズを２分割して水
平方向に離して配置した分割レンズと、光シャッタと、
時分割制御手段と、信号変換手段で構成したので、撮像
素子上に、時分割で１／２画素だけ水平方向にずらして
二つの像を結像することができる。

【００４４】また、レンズを２分割して垂直方向に離し
て配置した分割レンズとしたので、撮像素子上に、時分
割で１／２画素だけ垂直方向にずらして二つの像を結像
することができる。

【００４５】また、レンズを２分割して斜め方向に離し
て配置した分割レンズとしたので、撮像素子上に、時分
割で１／２画素だけ斜め方向にずらして二つの像を結像
することができる。

【００４６】また、レンズを複数分割して離して配置し
たので、撮像素子上に、時分割で複数の像をずれた位置
に結像することができる。

【００４７】また、レンズを、複数のずれた位置に結像
を得る複数結像レンズとしたので、一枚のレンズで、撮
像素子上に、時分割で複数の像をずれた位置に結像する
ことができる。

【００４８】また、リレーレンズを備えたので、オート
フォーカス、またはズームレンズまたは交換レンズ機構
を備えることができる。

【００４９】また、反射ミラーを備えたので、レンズと
撮像素子間の光路を曲げることができる。

【００５０】以下、本発明をその実施の形態を示す図面
に基づいて具体的に説明する。実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１である撮像
装置を上方から見た原理図であり、図において、１は白
黒撮像素子、１ａは白黒撮像素子１の画素である。２は
白黒撮像素子１上に被写体を結像させるレンズ、３、
４、５はレンズ２をすだれ状に三分割した領域でそれぞ
れ透過する光を制御する光シャッタ、６、７、８は光シ
ャッタ３、４、５の透過光をそれぞれ赤色光、緑色光、
青色光とする赤透過用カラーフィルタ、緑透過用カラー
フィルタ、青透過用カラーフィルタ、９は被写体、１０
は１１、１２はそれぞれ白黒撮像素子１上に結像された
赤色像、緑色像、青色像、１３は映像処理回路で、光シ
ャッタ３、４、５を時分割で順次切り換える時分割制御
回路１４と、白黒撮像素子１が出力する白黒映像信号を
任意の規格化されたカラー映像信号に変換するカラー信
号変換回路で構成されている。図２は実施の形態１であ
る撮像装置の時分割を示す図であり、図２（ａ）は白黒
撮像素子１の出力を、図２（ｂ）は映像信号処理回路１
３の出力を示す。図３は実施の形態１である撮像装置の
斜視図である。

【００５１】次に、図１から図３を参照して動作につい
て説明する。図１に示すように、被写体９は、レンズ２
により白黒撮像素子１上に結像する。例えば、被写体９
の点ａおよび点ｂからあらゆる方向に発した自発光光ま
たは反射光の中でレンズ２のｃ−ｆ間を通過した光は、
全てレンズの屈折作用により、それぞれ点ｇおよび点ｈ
に被写体９の像を作る。すなわち、レンズ２のｃ−ｄ
間、ｄ−ｅ間、ｅ−ｆ間の部分領域によるそれぞれの結
像についても、光量に応じての点ｇおよび点ｈの同一位
置に同一の被写体９の像を作る。

【００５２】光シャッタ３、４、５で光の透過を時分割
で順次切り換えると、レンズ２のｃーｄ間、ｄ−ｅ間、
ｅ−ｆ間の部分領域の光だけが時分割で通過する。光シ
ャッタ３、４、５の透過光はそれぞれ赤透過用カラーフ
ィルタ６、緑透過用カラーフィルタ７、青透過用カラー
フィルタ８によりそれぞれ赤色光、緑色光、青色光だけ
が透過する。その結果、白黒撮像素子１上には、被写体
９の赤色像１０、緑色像１１、青色像１２が時分割で順
次切り換わりながら結像する。

【００５３】白黒撮像素子１は、時分割制御回路１４に
より、被写体９の赤色像１０、緑色像１１、青色像１２
を、白黒画像として認識し、時分割で順次切り換えて出
力を行い、その時分割の周波数は、図２に示すように、
任意の規格化されたカラー映像信号の３倍で出力する。
この白黒撮像素子１出力を、カラー信号変換回路１５で
任意の規格化されたカラー映像信号に変換することで、
白黒撮像素子１から高解像度のカラー映像信号を得るこ
とができる。

【００５４】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の形態１
の光シャッタ３、４、５によるレンズ２の分割領域を、
放射状にしたものである。分割領域を、放射状にしたこ
とによって、被写体９の赤色像１０、緑色像１１、青色
像１２のレンズ２の収差などの特性による相違を少なく
することができる。

【００５５】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３である撮像装置を上方から見た原理図、図６は本発明
の実施の形態３である撮像装置の斜視図であり、図にお
いて、１６、１７はそれぞれ上記の実施の形態１のレン
ズ２を緑色光透過領域と赤青色光透過領域で分割した緑
用分割レンズと赤青用分割レンズで、緑用分割レンズ１
６により結像する緑色像１１と、赤青用分割レンズ１７
により結像する赤色像１０および青色像１２が、白黒撮
像素子１上で１／２画素だけ水平方向にずれて結像する
ように、緑用分割レンズ１６と赤青用分割レンズ１７は
離して配置されている。１８は画素をずらした結像によ
り白黒撮像素子１が出力する白黒映像信号を任意の規格
化された高解像度なカラー映像信号に変換する高解像度
カラー信号変換手段である。

【００５６】次に、図５を参照して動作について説明す
る。図５に示すように、緑用分割レンズ１６は光シャッ
タ４と緑透過用カラーフィルタ７により緑色像１１を結
像し、赤青用分割レンズ１７は光シャッタ３、５と赤透
過用カラーフィルタ６、青透過用カラーフィルタ８によ
り赤色像１０、青色像１２を結像する。一つのレンズか
ら分割した緑用分割レンズ１６と赤青用分割レンズ１７
を、水平方向に離して配置することで、緑色像１１と赤
色像１０、青色像１２はほぼ重なるが、わずかに水平方
向にずれて結像する。この緑色像１１と赤色像１０、青
色像１２のずれを１／２画素だけずれるように、緑用分
割レンズ１６と赤青用分割レンズ１７を配置すること
で、白黒撮像素子１から得られる水平方向の空間サンプ
リング点を増やすことができる。この白黒撮像素子１出
力を、高解像度カラー信号変換回路１８で任意の規格化
されたカラー映像信号に変換することで、分割しないレ
ンズ２を用いた場合より水平解像度の高いカラー映像信
号を得ることができる。

【００５７】実施の形態４．図７は本発明の実施の形態
４である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の形態３
の緑用分割レンズ１６により結像する緑色像と、赤青用
分割レンズ１７により結像する赤色像および青色像が、
白黒撮像素子１上で、１／２画素だけ垂直方向にずれて
結像するように、緑用分割レンズ１６と赤青用分割レン
ズ１７を離して配置したものである。この結果、白黒撮
像素子１から得られる垂直方向の空間サンプリング点を
増やすことで垂直解像度の高いカラー映像信号を得るこ
とができる。

【００５８】実施の形態５．図８は本発明の実施の形態
５である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の形態３
の緑用分割レンズ１６により結像する緑色像と、赤青用
分割レンズ１７により結像する赤色像および青色像が、
白黒撮像素子１上で、１／２画素だけ斜め方向にずれて
結像するように、緑用分割レンズ１６と赤青用分割レン
ズ１７を離して配置したものである。この結果、白黒撮
像素子１から得られる水平、垂直の両方向の空間サンプ
リング点を増やすことで水平、および垂直解像度の高い
カラー映像信号を得ることができる。

【００５９】実施の形態６．図９は本発明の実施の形態
６である撮像装置を上方から見た原理図、図１０は本発
明の実施の形態３である撮像装置の斜視図であり、図に
おいて、１９、２０はそれぞれ上記の実施の形態３の赤
青用分割レンズ１７を赤色光透過領域と青色光透過領域
で分割した赤用分割レンズと青用分割レンズとし、緑用
分割レンズ１６により結像する緑色像１１と、赤用分割
レンズ１９により結像する赤色像１０と、青用分割レン
ズ２０により結像する青色像１２が、白黒撮像素子１上
でそれぞれ１／３画素ずつだけ水平方向にずれて結像す
るように、緑用分割レンズ１６と赤用分割レンズ１９
と、赤青用分割レンズ２０は離して配置されている。

【００６０】次に、図９を参照して動作について説明す
る。図９に示すように、緑用分割レンズ１６は光シャッ
タ４と緑透過用カラーフィルタ７により緑色像１１を結
像し、赤用分割レンズ１９は光シャッタ３と赤透過用カ
ラーフィルタ６により赤色像１０を結像し、青用分割レ
ンズ２０は青透過用カラーフィルタ８により青色像１２
を結像する。一つのレンズから分割した緑用分割レンズ
１６と赤用分割レンズ１９と青用分割レンズ２０を、水
平方向に離して配置することで、緑色像１１と赤色像１
０と青色像１２はほぼ重なるが、それぞれわずかに水平
方向にずれて結像する。この緑色像１１と赤色像１０と
青色像１２のずれをそれぞれ１／３画素ずつだけずれる
ように、緑用分割レンズ１６と赤用分割レンズ１９と青
用分割レンズ２０を配置することで、白黒撮像素子１か
ら得られる水平方向の空間サンプリング点を増やすこと
ができる。この白黒撮像素子１出力を、高解像度カラー
信号変換回路１８で任意の規格化されたカラー映像信号
に変換することで、分割しないレンズ２を用いた場合よ
り水平解像度の高いカラー映像信号を得ることができ
る。

【００６１】実施の形態７．図１１は本発明の実施の形
態７である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の形態
６の緑用分割レンズ１６により結像する緑色像１１と、
赤用分割レンズ１９により結像する赤色像１０と、青用
分割レンズ２０により結像する青色像１２が、白黒撮像
素子１上で、それぞれ１／３画素ずつだけ垂直方向にず
れて結像するように、緑用分割レンズ１６と赤用分割レ
ンズ１９と、赤青用分割レンズ２０を離して配置したも
のである。この結果、白黒撮像素子１から得られる垂直
方向の空間サンプリング点を増やすことで垂直解像度の
高いカラー映像信号を得ることができる。

【００６２】実施の形態８．図１２は本発明の実施の形
態８である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の形態
３の緑用分割レンズ１６により結像する緑色像１１と、
赤用分割レンズ１９により結像する赤色像１０と、青用
分割レンズ２０により結像する青色像１２が、白黒撮像
素子１上で、それぞれ１／３画素ずつだけ斜め方向にず
れて結像するように、緑用分割レンズ１６と赤用分割レ
ンズ１９と、赤青用分割レンズ２０を離して配置したも
のである。この結果、白黒撮像素子１から得られる水
平、垂直の両方向の空間サンプリング点を増やすことで
水平、および垂直解像度の高いカラー映像信号を得るこ
とができる。

【００６３】実施の形態９．図１３は本発明の実施の形
態９の一例である撮像装置を上方から見た原理図であ
り、上記の実施の形態１の時分割制御回路１４を、結像
数の倍以上で時分割を行う高速時分割制御回路としたも
のである。図において、２１は高速時分割制御回路であ
る。図１４は実施の形態９の一例である撮像装置の時分
割を示す図で、図１４（ａ）は撮像素子１の出力を、図
１４（ｂ）は映像信号処理回路１３の出力を示す。

【００６４】次に、図１４を参照して動作について説明
する。図１４（ａ）に示すように、時分割で結像させた
緑色像１１、赤色像１０、青色像１２が、被写体９が動
くことでずれても、高速時分割により映像信号処理回路
１３の出力の１フレーム内にそれぞれ２つずつ得られた
緑色像１１、赤色像１０、青色像１２を平準化すること
で、色ずれを小さくすることができる。

【００６５】ところで、図１４の例では高速時分割制御
回路３９の時分割制御回路１４に対して時分割を２倍と
したが、３倍以上に分割してもよいことは言うまでもな
い。

【００６６】実施の形態１０．図１５は本発明の実施の
形態１０である撮像装置を上方から見た原理図であり、
図において、２２は白黒またはカラーの撮像素子、２２
ａは撮像素子２２の画素である。２３、２４は上記実施
の形態１のレンズ２を２分割してそれぞれが被写体９を
撮像素子２２上で１／２画素だけ水平方向にずれた位置
に二つ結像させるように離して配置した分割レンズ、２
５、２６はそれぞれ分割レンズ２３、２４を透過する光
を制御する光シャッタ、２７、２８はそれぞれ分割レン
ズ２３、２４により撮像素子２２上に結像された像、２
９は結像された像２７、２８により撮像素子２２が出力
する映像信号を高解像度映像信号に変換する高解像度信
号変換回路である。図１６は実施の形態１０である撮像
装置の時分割を示す図で、図１６（ａ）は撮像素子２２
の出力を、図１６（ｂ）は映像信号処理回路１３の出力
を示す。図１７は実施の形態１０である撮像装置の斜視
図である。

【００６７】次に、図１５から図１７参照して動作につ
いて説明する。図１５に示すように、１つのレンズから
２分割した分割レンズ２３、２４を、水平方向に離して
配置することで、像２７、２８はほぼ重なるが、わずか
に水平方向にずれて結像する。この像２７と像２８のず
れを１／２画素だけずれるように、分割レンズ２３、２
４を配置することで、撮像素子２２から得られる水平方
向の空間サンプリング点を増やすことができる。

【００６８】光シャッタ２５、２６で光の透過を時分割
で順次切り換えると、像２７と像２８が時分割で順次切
り換わりながら結像する。撮像素子２２は、時分割制御
回路１４により、被写体９の像２７、像２８を、時分割
で順次切り換えて出力を行い、その周波数は、図１６に
示すように、任意の規格化された映像信号の２倍で出力
する。この水平方向の空間サンプリング点を増やした撮
像素子２２出力を、高解像度信号変換回路２９で任意の
規格化された映像信号に変換することで、撮像素子２２
単体より水平解像度の高い映像信号を得ることができ
る。

【００６９】実施の形態１１．図１８は本発明の実施の
形態１１である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の
形態１０の分割レンズ２３、２４により結像する像２
７、２８が、撮像素子２２上で、１／２画素だけ垂直方
向にずれて結像するように、分割レンズ２３と分割レン
ズ２４を離して配置したものである。この結果、撮像素
子２２から得られる垂直方向の空間サンプリング点を増
やすことで垂直解像度の高い映像信号を得ることができ
る。

【００７０】実施の形態１２．図１９は本発明の実施の
形態１２である撮像装置の斜視図であり、上記の実施の
形態９の分割レンズ２３、２４により結像する像２７、
２８が、撮像素子２２上で、１／２画素だけ斜め方向に
ずれて結像するように、分割レンズ２３と分割レンズ２
４を離して配置したものである。この結果、撮像素子２
２から得られる水平、垂直の両方向の空間サンプリング
点を増やすことで水平および垂直解像度の高い映像信号
を得ることができる。

【００７１】実施の形態１３．図２０は本発明の実施の
形態１３の一例である撮像装置の斜視図であり、上記の
実施の形態１０の分割レンズを３分割にしたものであ
る。図において、３０、３１、３２は上記実施の形態１
０のレンズ２を３分割してそれぞれが被写体９を撮像素
子２２上で１／３画素だけ水平方向にずれた位置に三つ
結像させるように離して配置した三分割レンズ、３３、
３４、３５はそれぞれ３分割レンズ３０、３１、３２を
透過する光を制御する光シャッタ、３６、３７、３８は
それぞれ３分割レンズ３０、３１、３２により撮像素子
２２上に結像された像である。

【００７２】次に、図２０を参照して動作について説明
する。図２０に示すように、１つのレンズから３分割し
た三分割レンズ、３０、３１、３２を、水平方向に離し
て配置することで、像３６、３７、３８はほぼ重なる
が、わずかに水平方向にずれて結像する。この像３６、
３７、３８のずれをそれぞれ１／３画素だけずれるよう
に、三分割レンズ、３０、３１、３２を配置すること
で、１つのレンズから２分割した分割レンズを用いた場
合より、撮像素子２２から得られる水平方向の空間サン
プリング点を増やすことができる。

【００７３】ところで、図２０の例ではレンズの分割数
を３分割としたが、３以上に分割してもよいことは言う
までもない。また、分割したレンズのずらして配置する
方向を水平方向としたが、垂直方向、または斜め方向に
ずらして配置してもよいことは言うまでもない。

【００７４】実施の形態１４．図２１は本発明の実施の
形態１４の一例である撮像装置の斜視図であり、上記の
実施の形態１０の分割レンズを複数のずれた位置に結像
を得る複数結像レンズとしたものである。図において、
３９は複数のずれた位置に結像を得る複数結像レンズで
あり、複数結像レンズ３９の領域３９ａと３９ｂは、そ
れぞれ分割レンズ２３、２４と同様に被写体９から撮像
素子２２上に像２７、２８を結像する。

【００７５】次に、図２１を参照して動作について説明
する。図２１に示すように、複数結像レンズ３９の領域
３９ａと３９ｂによって、像２７、２８はほぼ重なる
が、水平方向に１／２画素だけずれて結像するので、分
割レンズの配置調整なしで、撮像素子２２から得られる
水平方向の空間サンプリング点を増やすことができる。

【００７６】ところで、図２１の例では複数結像レンズ
３９の結像数を２としたが、３以上に分割してもよいこ
とは言うまでもない。また、複数結像レンズ３９による
像のずらして配置する方向を水平方向としたが、垂直方
向、または斜め方向にずらして配置してもよいことは言
うまでもない。

【００７７】実施の形態１５．図２２は本発明の実施の
形態１５の一例である撮像装置を上方から見た原理図で
あり、上記の実施の形態１０にＡＦレンズとリレーレン
ズを備えたものである。図において、４０はＡＦレン
ズ、４１はＡＦレンズ４０による像からさらに結像させ
るリレーレンズである。この結果、リレーレンズ４１を
用いることで、ＡＦレンズ４０による像を、分割レンズ
２３、２４と光シャッタ２５、２６により撮像素子２２
上に結像させることで空間サンプリング点を増やすこと
ができる。

【００７８】ところで、図２２の例ではＡＦレンズ４０
の像を撮像素子２２上に結像させる場合について説明し
たが、ＡＦレンズ４０を、ズームレンズとしてもよいこ
とは言うまでもない。また、ＡＦレンズ４０を、撮像装
置とは別構成の交換レンズとしてもよいことは言うまで
もない。

【００７９】実施の形態１６．図２３は本発明の実施の
形態１６の一例である撮像装置を上方から見た原理図で
あり、上記の実施の形態１０に反射ミラーを備えたもの
である。図において、４２は反射ミラーである。この結
果、反射ミラー４２を用いることで、撮像装置の奥行き
を短くすることができる。

【００８０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００８１】白黒撮像素子と、レンズと、光シャッタ
と、赤透過用カラーフィルタ、緑透過用カラーフィル
タ、青透過用カラーフィルタと、時分割制御手段と、カ
ラー信号変換手段で構成したので、白黒撮像素子上の同
位置に、赤色像、緑色像、青色像を時分割で結像するこ
とができ、このため白黒撮像素子から高解像度のカラー
映像信号を得ることができる。

【００８２】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤青用分割レンズとし、水平方向に離して配置したの
で、緑色像と、赤青色像を１／２画素だけ左右方向にず
らして結像することができ、このため分割しないレンズ
を用いた場合より水平解像度の高いカラー映像信号を得
ることができる。

【００８３】また、緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を垂直方向に離して配置したので、緑色像と、赤青色像
を１／２画素だけ垂直方向にずらして結像することがで
き、このため分割しないレンズを用いた場合より垂直解
像度の高いカラー映像信号を得ることができる。

【００８４】また、緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を斜め方向に離して配置したので、緑色像と、赤青色像
を１／２画素だけ斜め方向にずらして結像することがで
き、このため分割しないレンズを用いた場合より水平お
よび垂直解像度の高いカラー映像信号を得ることができ
る。

【００８５】また、レンズを分割して緑用分割レンズと
赤用分割レンズと青用分割レンズとし、水平方向に離し
て配置したので、緑色像と、赤色像と、青色像をそれぞ
れ１／３画素ずつだけ水平方向にずらして結像すること
ができ、このため分割しないレンズを用いた場合より水
平解像度の高いカラー映像信号を得ることができる。

【００８６】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、垂直方向に離して配置したので、緑
色像と、赤色像と、青色像をそれぞれ１／３画素ずつだ
け垂直方向にずらして結像することができ、このため分
割しないレンズを用いた場合より垂直解像度の高いカラ
ー映像信号を得ることができる。

【００８７】また、緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを斜め方向に離して配置したので、緑色
像と、赤色像と、青色像をそれぞれ１／３画素ずつだけ
斜め方向にずらして結像することができ、このため分割
しないレンズを用いた場合より水平および垂直解像度の
高いカラー映像信号を得ることができる。

【００８８】また、時分割制御手段を、結像数の倍以上
で時分割を行う高速時分割制御手段としたので、被写体
の動きによる緑色像、赤色像、青色像の変化を平準化す
ることができ、このため被写体の動きによる色ずれを小
さくすることができる。

【００８９】また、撮像素子と、レンズを２分割して水
平方向に離して配置した分割レンズと、光シャッタと、
時分割制御手段と、信号変換手段で構成したので、撮像
素子上に、時分割で１／２画素だけ水平方向にずらして
二つの像を結像することができ、このため撮像素子単体
より水平解像度の高い映像信号を得ることができる。

【００９０】また、レンズを２分割して垂直方向に離し
て配置した分割レンズとしたので、撮像素子上に、時分
割で１／２画素だけ垂直方向にずらして二つの像を結像
することができ、このため撮像素子単体より垂直解像度
の高い映像信号を得ることができる。

【００９１】また、レンズを２分割して斜め方向に離し
て配置した分割レンズとしたので、撮像素子上に、時分
割で１／２画素だけ斜め方向にずらして二つの像を結像
することができ、このため撮像素子単体より水平および
垂直解像度の高い映像信号を得ることができる。

【００９２】また、レンズを複数分割して離して配置し
たので、撮像素子上に、時分割で複数の像をずれた位置
に結像することができ、このため撮像素子単体より解像
度の高い映像信号を得ることができる。

【００９３】また、レンズを、複数のずれた位置に結像
を得る複数結像レンズとしたので、一枚のレンズで、撮
像素子上に、時分割で複数の像をずれた位置に結像する
ことができ、このため分割レンズの配置における画素ず
らし調整なしで、撮像素子から得られる空間サンプリン
グ点を増やすことができる。

【００９４】また、リレーレンズを備えたので、オート
フォーカス、またはズームレンズまたは交換レンズ機構
を備えることができ、このため任意の画像を撮影するこ
とができる。

【００９５】また、反射ミラーを備えたので、レンズと
撮像素子間の光路を曲げることができ、このため撮像装
置の奥行きを短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における立体映像表示装置
を上方から見た原理図である。

【図２】本発明の実施の形態１である撮像装置の時分
割を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１である撮像装置の斜視
図である。

【図４】本発明の実施の形態２である撮像装置の斜視
図である。

【図５】本発明の実施の形態３である撮像装置を上方
から見た原理図である。

【図６】本発明の実施の形態３である撮像装置の斜視
図である。

【図７】本発明の実施の形態４である撮像装置の斜視
図である。

【図８】本発明の実施の形態５である撮像装置の斜視
図である。

【図９】本発明の実施の形態６である撮像装置を上方
から見た原理図である。

【図１０】本発明の実施の形態６である撮像装置の斜
視図である。

【図１１】本発明の実施の形態７である撮像装置の斜
視図である。

【図１２】本発明の実施の形態８である撮像装置の斜
視図である。

【図１３】本発明の実施の形態９の一例である撮像装
置を上方から見た原理図である。

【図１４】本発明の実施の形態９の一例である撮像装
置の時分割を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態１０である撮像装置を
上方から見た原理図である。

【図１６】本発明の実施の形態１０である撮像装置の
時分割を示す図である。

【図１７】本発明の実施の形態１０である撮像装置の
斜視図である。

【図１８】本発明の実施の形態１１である撮像装置の
斜視図である。

【図１９】本発明の実施の形態１２である撮像装置の
斜視図である。

【図２０】本発明の実施の形態１３の一例である撮像
装置の斜視図である。

【図２１】本発明の実施の形態１４の一例である撮像
装置の斜視図である。

【図２２】本発明の実施の形態１５の一例である撮像
装置を上方から見た原理図である。

【図２３】本発明の実施の形態１６の一例である撮像
装置を上方から見た原理図である。

【図２４】従来の撮像装置を斜め上方から見た原理図
である。

【符号の説明】

１白黒撮像素子、２レンズ、３、４、５光シャッ
タ、６赤透過用カラーフィルタ、７緑透過用カラー
フィルタ、８青透過用カラーフィルタ、９被写体、１
０赤色像、１１緑色像、１２青色像、１３映像
処理回路、１４時分割制御回路、１５カラー信号変
換回路、１６緑用分割レンズ、１７赤青用分割レン
ズ、１８高解像度カラー信号変換回路、１９赤用分
割レンズ、２０青用分割レンズ、２１高速時分割回
路、２２撮像素子、２３、２４分割レンズ、２５、
２６光シャッタ、２７、２８像、２９高解像度信
号変換回路、３０、３１、３２三分割シャッタ、３
３、３４、３５光シャッタ、３６、３７、３８像、
３９複数結像レンズ、４０リレーレンズ、４１ＡＦ
レンズ、４２反射ミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】白黒撮像素子、前記白黒撮像素子上に被
写体を結像させるレンズ、前記レンズ面を三分割した領
域でそれぞれ透過する光を制御する光シャッタ、前記光
シャッタの透過光をそれぞれ赤色光、緑色光、青色光と
する赤透過用カラーフィルタ、緑透過用カラーフィル
タ、青透過用カラーフィルタ、前記光シャッタの透過領
域を時分割で順次切り換える時分割制御手段、および前
記白黒撮像素子上に順次結像する赤色像、緑色像、青色
像により前記白黒撮像素子が出力する白黒映像信号を任
意の規格化されたカラー映像信号に変換するカラー信号
変換手段で構成したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記レンズを、緑色光透過領域と赤青色
光透過領域で分割した緑用分割レンズと赤青用分割レン
ズとし、前記白黒撮像素子上で、前記緑用分割レンズに
より結像する緑色像と、前記赤青用分割レンズによりに
結像する赤色像および青色像が、１／２画素だけ水平方
向にずれて結像するように前記緑用分割レンズと前記赤
青用分割レンズを離して配置し、また、前記信号変換手
段を、画素をずらした結像により前記白黒撮像素子が出
力する白黒映像信号を任意の規格化された高解像度なカ
ラー映像信号に変換する高解像度カラー信号変換手段と
したことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を、前記白黒撮像素子上で、緑色像と、赤色像および青
色像が１／２画素だけ上下方向にずれて結像するように
離して配置したことを特徴とする請求項２記載の撮像装
置。
【請求項４】前記緑用分割レンズと赤青用分割レンズ
を、前記白黒撮像素子上で、緑色像と、赤色像および青
色像が１／２画素だけ斜め方向にずれて結像するように
離して配置したことを特徴とする請求項２記載の撮像装
置。
【請求項５】前記赤青用分割レンズを、赤色光透過領
域と青色光透過領域で分割した赤用分割レンズと青用分
割レンズとし、前記白黒撮像素子上で、前記緑用分割レ
ンズにより結像する緑色像と、前記赤用分割レンズによ
り結像する赤色像と、前記青用分割レンズにより結像す
る青色像が、それぞれ１／３画素ずつだけ水平方向にず
れて結像するように前記緑用分割レンズと前記赤用分割
レンズと前記青用分割レンズを離して配置するようにし
たことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項６】前記緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、前記白黒撮像素子上で、緑色像と赤
色像と青色像が、それぞれ１／３画素だけ上下方向にず
れて結像するように離して配置したことを特徴とする請
求項５記載の撮像装置。
【請求項７】前記緑用分割レンズと赤用分割レンズと
青用分割レンズを、前記白黒撮像素子上で、緑色像と赤
色像と青色像が、それぞれ１／３画素だけ斜め方向にず
れて結像するように離して配置したことを特徴とする請
求項５記載の撮像装置。
【請求項８】時分割制御手段を、結像数の倍以上で時
分割を行う高速時分割制御手段としたことを特徴とする
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】撮像素子、レンズを２分割してそれぞれ
が被写体を前記撮像素子上で１／２画素だけ水平方向に
ずれた位置に二つ結像させるように離して配置した分割
レンズ、前記分割レンズを透過する光を制御する光シャ
ッタ、前記光シャッタを時分割で交互に切り換える時分
割制御手段、および前記撮像素子上に交互に結像する二
つの像により前記撮像素子が出力する映像信号を高解像
度映像信号に変換する高解像度信号変換手段で構成した
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】前記分割レンズを、前記撮像素子上で
１／２画素だけ上下方向にずれた位置に被写体を二つ結
像させるように離して配置したことを特徴とする請求項
９記載の撮像装置。
【請求項１１】前記分割レンズを、前記撮像素子上で
１／２画素だけ斜め方向にずれた位置に被写体を二つ結
像させるように離して配置したことを特徴とする請求項
９記載の撮像装置。
【請求項１２】前記分割レンズを、レンズを３以上に
複数分割してそれぞれが前記撮像素子上で１／（複数）
画素だけずれた位置に被写体を複数結像させるように離
して配置した複数分割レンズにしたことを特徴とする請
求項９〜請求項１１のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１３】レンズを分割してずれた位置に被写体
を結像させる分割レンズを、複数のずれた位置に結像を
得る複数結像レンズとしたことを特徴とする請求項２〜
請求項１２のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１４】リレーレンズを備えることで、オート
フォーカス、またはズームレンズまたは交換レンズ機構
を備えることができるように構成したことを特徴とする
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１５】前記光シャッタと前記白黒撮像板また
は前記撮像板の間に反射ミラーを備えたことを特徴とす
る請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の撮像装置。