(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系によって集光された光が結像される結像面を有する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子との間に介在される少なくとも１枚の複屈折板を、含む空間フィルタと、
前記撮像素子へ入射される光の光路をずらすために、前記空間フィルタ内の全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板と前記光学系の光軸との角変位による位置関係を変化させるイメージシフト手段と、
前記イメージシフト手段が前記位置関係を変化させるたびに、前記撮像素子に、画像を表す画像信号を生成させる撮像制御手段と、
複数の前記画像信号を合成する合成手段とを含み、
前記位置関係は、前記位置関係が変化される前後で、前記空間フィルタを通過した常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと、異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとの分離幅ｄ３と、常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向とを等しく保たせて、変化されることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系によって集光された光が結像される結像面を有する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子との間に介在される少なくとも１枚の複屈折板を、含む空間フィルタと、
前記撮像素子へ入射される光の光路をずらすために、前記空間フィルタ内の全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板と前記光学系の光軸との位置関係を変化させるイメージシフト手段と、
前記イメージシフト手段が前記位置関係を変化させるたびに、前記撮像素子に、画像を表す画像信号を生成させる撮像制御手段と、
複数の前記画像信号を合成する合成手段とを含み、
前記少なくとも１枚の複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板は、前記光軸に垂直な基準平面に対して傾斜しており、
前記イメージシフト手段は、前記少なくとも１枚の複屈折板を、前記光軸に平行な基準軸線を中心に角変位させることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子の結像面には、複数の矩形の受光領域が、行列状に配置されており、
傾斜された前記複屈折板は、角変位させるべき前記複屈折板が角変位される前の前記空間フィルタを通過した光の光路から、角変位させるべき前記複屈折板が角変位された後の前記空間フィルタを通過した光の光路が、前記受光領域の対角線に平行な方向にずれるように、傾斜されており、
傾斜された前記複屈折板と前記基準平面とのなす角度は、２つの前記光路間の距離が、画素の対角線に平行な方向に並ぶ２つの画素の中心間の距離の半分になるように、設定されることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記イメージシフト手段が角変位させるべき前記複屈折板を角変位させる角度は、１８０度であることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項５】
全ての角変位させるべき前記複屈折板のうちの複数の複屈折板が、前記基準平面に対して傾斜している場合、前記複数の複屈折板それぞれと前記基準平面とのなす角度は、相互に等しいことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項６】
角変位されるべき前記複屈折板が角変位される前の前記空間フィルタの空間周波数特性と、角変位されるべき前記複屈折板が角変位された後の前記空間フィルタの空間周波数特性とが、等しいことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、撮像素子の解像度よりも高い解像度の画像を得ることができる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子スチルカメラ等の撮像装置において、該撮像装置で得られる画像の高解像度化が求められている。前記画像を高解像度化する第１の手法としては、前記撮像素子内に備えられる撮像素子の受光領域、いわゆる撮像素子の画素の数を、従来の撮像素子の画素の数よりも多くすることが考えられる。しかしながら、画素の数を多くした撮像素子は、生産性が乏しいために高価になりやすい。
【０００３】
前記画像を高解像度化する第２の手法として、前記従来の撮像素子を用い、かつ、いわゆるイメージシフトを行うことが考えられる。前記イメージシフトに関する従来技術は、特開平９−９１１５号公報と特開平３−１３９９９０号公報とに開示される。
【０００４】
図２６は、特開平９−９１１５号公報に開示される撮像装置１の被写体からの光の処理に関する部分の構成を示す図である。前記部分は、レンズ群３と、撮像素子４と、イメージシフト部５と、空間フィルタ部６とを含む。イメージシフト部５および空間フィルタ部６は、レンズ群３と撮像素子４との間に、この順で介在される。空間フィルタ部６は、光学ローパスフィルタ７と、光学ローパスフィルタ回転機構部８とを含む。イメージシフト手段は、平行平板ガラス９と、平行平板ガラス駆動部１０とを含む。平行平板ガラス９と光学ローパスフィルタ７とが、レンズ群３の光軸１１上に、この順で配置される。平行平板ガラス９は、光軸１１にそれぞれ直交し、かつ、相互に直交する２本の中心軸線を備える。平行平板ガラス駆動部１０は、２本の前記中心軸線をそれぞれ中心として、平行平板ガラス９を角変位させる。これによって、被写体からの光の光路が、光軸１１から平行移動される。
【０００５】
上述の撮像装置１では、平行平板ガラス９と光学ローパスフィルタ７とが、それぞれ光軸１１上に並べられているので、撮像装置１の前記部分の光軸１１に平行な方向の長さが、長くなり易い。この結果、撮像装置１の小型化が困難になる。また、イメージシフト部５と空間フィルタ部６とが別々に設けられているので、イメージシフトを行わない従来の撮像装置よりも部品点数が増加する。この結果、撮像装置１の製造コストが増加しやすい。
【０００６】
また、特開平３−１３９９９０号公報に開示される撮像装置の被写体からの光の処理に関する部分の構成は、以下のとおりである。前記部分は、撮影レンズと、撮像素子と、回転フィルタとを含む。前記回転フィルタは、無色透明で厚みのある平行平板であり、屈折率が空気の屈折率とは異なる。前記回転フィルタは、前記撮影レンズと前記撮像素子との間に介在され、予め定める回転軸を中心に、角変位される。前記回転軸は、前記撮像素子の撮像面に垂直であり、かつ前記回転フィルタの平面と９０度未満の角度で交わる。この結果、前記回転フィルタが角変位されることに伴い、被写体からの光の光路が、前記撮影レンズの光軸から平行移動される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平３−１３９９９０号公報の前記撮像装置は空間フィルタを含んでいない。前記撮像装置に空間フィルタを付加える場合、特開平９−９１１５号公報の撮像装置１と同様に、前記撮像装置の小型化が困難になり、また、前記撮像装置の部品点数が増加しやすい。また、前記回転フィルタを角変位させることに伴って、該回転フィルタの空間周波数特性が変化することがあると予想されるが、前記回転フィルタは前記空間周波数特性の変化を考慮していないので、前記回転フィルタの角変位に拘わらず前記撮像装置に最適の空間周波数特性を保つことの実現性は、乏しい。
【０００８】
本発明の目的は、従来の撮像装置よりも高解像度の画像を撮像する撮像装置であって、前記高解像度の画像に応じた空間周波数特性をイメージシフトを行う際にも保つことができ、かつ、小型化と薄型化と組立てコストの低減化とが可能な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】
本発明は、被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系によって集光された光が結像される結像面を有する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子との間に介在される少なくとも１枚の複屈折板を、含む空間フィルタと、
前記撮像素子へ入射される光の光路をずらすために、前記空間フィルタ内の全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板と前記光学系の光軸との角変位による位置関係を変化させるイメージシフト手段と、
前記イメージシフト手段が前記位置関係を変化させるたびに、前記撮像素子に、画像を表す画像信号を生成させる撮像制御手段と、
複数の前記画像信号を合成する合成手段とを含み、
前記位置関係は、前記位置関係が変化される前後で、前記空間フィルタを通過した常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと、異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとの分離幅ｄ３と、常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向とを等しく保たせて、変化されることを特徴とする撮像装置である。
【００１０】
本発明に従えば、前記撮像装置は、前記空間フィルタの一部と前記イメージシフト手段とが上述のように動作することによって、いわゆるイメージシフトの効果を得る。これによって、被写体からの光の光路のうちの前記光学系と前記撮像素子との間の部分には、前記空間フィルタ内の全ての複屈折板だけが介在され、前記部分に従来介在されていたイメージシフト用の屈折板が、省略される。したがって、前記光学系と前記撮像素子との間の間隔を、前記イメージシフト用の屈折板の分だけ、従来技術の撮像装置内の光学系と撮像素子との間の間隔よりも短くすることができる。ゆえに、いわゆるバックフォーカスが、従来技術の撮像装置よりも短くなるので、本発明の撮像装置は、従来技術の撮像装置よりも、小型化することができる。また、前記イメージシフト用の屈折板が除かれたことによって、本発明の撮像装置の部品点数が従来技術の撮像装置よりも減少する。ゆえに、本発明の前記撮像装置は、従来技術の撮像装置よりも、軽量化することができ、かつ、組立てコストを低減化することができる。
【００１２】
また前記撮像装置の前記空間フィルタは、前記位置関係の変化に拘わらず、常に予め定める空間周波数特性を保つことができる。ゆえに、前記予め定める空間周波数特性を、前記撮像装置で生成される画像信号が表す画像の解像度に対して適正な空間周波数特性に予めしておけば、前記撮像素子は、前記位置関係の変化に拘わらず、前記適性な空間周波数特性の空間フィルタを通して、被写体を常に撮像することができる。
イメージシフト手段は、空間フィルタ内の全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板と光学系の光軸との角変位による位置関係を変化させる。この位置関係は、前記位置関係が変化される前後で、前記空間フィルタを通過した常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと、異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとの分離幅ｄ３と、常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向とを等しく保たせて、変化される。
【００１３】
また本発明は、被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系によって集光された光が結像される結像面を有する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子との間に介在される少なくとも１枚の複屈折板を、含む空間フィルタと、
前記撮像素子へ入射される光の光路をずらすために、前記空間フィルタ内の全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板と前記光学系の光軸との位置関係を変化させるイメージシフト手段と、
前記イメージシフト手段が前記位置関係を変化させるたびに、前記撮像素子に、画像を表す画像信号を生成させる撮像制御手段と、
複数の前記画像信号を合成する合成手段とを含み、
前記少なくとも１枚の複屈折板のうちの少なくとも１枚の複屈折板は、前記光軸に垂直な基準平面に対して傾斜しており、
前記イメージシフト手段は、前記少なくとも１枚の複屈折板を、前記光軸に平行な基準軸線を中心に角変位させることを特徴とする撮像装置である。
【００１４】
本発明に従えば、前記撮像装置の前記少なくとも１枚の複屈折板は、前記光路をずらすために、前記基準平面に対して予め傾斜されてあり、前記イメージシフト手段は上述の動作を行う。これによって、傾斜された前記複屈折板と前記光軸との位置関係、たとえば傾斜された前記複屈折板の入射面と光軸との成す角度が変化するので、前記イメージシフトの効果を得ることができる。したがって、前記イメージシフト手段の構成が、屈折板を光軸に垂直な基準軸線を中心に角変位させる従来技術のイメージシフト手段と比較して、簡単になる。また、傾斜された前記複屈折板と前記基準平面とのなす角度は、前記撮像装置の組立て工程で精密に調整することが容易にでき、かつ、傾斜された前記複屈折板は前記基準軸線回りに角変位されるだけなので、前記位置関係を精密に変化させることが容易にできる。したがって、前記撮像装置のイメージシフトの精度を向上させることができる。
【００１５】
また本発明は、前記撮像素子の結像面には、複数の矩形の受光領域が、行列状に配置されており、
傾斜された前記複屈折板は、角変位させるべき前記複屈折板が角変位される前の前記空間フィルタを通過した光の光路から、角変位させるべき前記複屈折板が角変位された後の前記空間フィルタを通過した光の光路が、前記受光領域の対角線に平行な方向にずれるように、傾斜されており、
傾斜された前記複屈折板と前記基準平面とのなす角度は、２つの前記光路間の距離が、画素の対角線に平行な方向に並ぶ２つの画素の中心間の距離の半分になるように、設定されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、前記撮像装置内の傾斜された前記複屈折板と前記基準平面とのなす角度と、該複屈折板の傾斜する方向とは、上述のように定められる。この結果、前記２つの光路は、前記画素の対角線に平行な方向に前記２つの画素間の距離の半分の距離だけ、相互にずれる。前記合成手段は、角変位させるべき前記複屈折板が角変位される前に前記撮像素子が生成した画像信号と、前記角変位させるべき複屈折板が角変位された後に前記撮像素子が生成した画像信号とを、合成する。この結果、合成された画像信号が表す画像の解像度は、前記撮像素子の解像度よりも高くなる。ゆえに、前記撮像素子の解像度よりも高解像度の画像を得るために必要な画像信号が２つで良いので、撮像素子が被写体を撮像するために要する時間を最短にすることができるため、前記撮像装置の利便性が向上される。
【００１７】
また本発明は、前記イメージシフト手段が角変位させるべき前記複屈折板を角変位させる角度は、１８０度であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、前記イメージシフト手段は、角変位させるべき前記複屈折板を、１８０度角変位させることが好ましい。これの第１の理由は、前記複屈折板の角変位の角度が１８０度であるときが、前記複屈折板と前記基準平面とのなす角度を最も小さくすることができるので、前記複屈折板の傾斜に拘わる画像の画質の低下を、最も小さくすることができるからである。第２の理由は、以下のとおりである。前記角変位させるべき複屈折板は前記基準軸線まわりに１８０度角変位されるので、前記角変位させるべき複屈折板の形状は、前記基準軸線を対称中心として、点対称にすることができる。したがって、現行の撮像装置で用いられている略長方形の複屈折板を、本発明の撮像装置の空間フィルタに流用することができる。ゆえに、複屈折板の角変位の角度が１８０度であるならば、前記撮像装置の製造コストの増加を、抑えることができるのである。
【００１９】
また本発明は、全ての角変位させるべき前記複屈折板のうちの複数の複屈折板が、前記基準平面に対して傾斜している場合、前記複数の複屈折板それぞれと前記基準平面とのなす角度は、相互に等しいことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、上記場合、前記複数の複屈折板それぞれと前記基準平面がなす角度は、相互に等しい。これによって、前記撮像装置の組立て時の前記傾斜させるべき複数の複屈折板の角度調整が、容易になる。また、同じ角度で傾斜する複屈折板の枚数が増加するほど、傾斜する全ての複屈折板の前記光軸に平行な方向の厚みの和が、増加する。これによって、傾斜するべき複数の複屈折板それぞれと前記基準平面とがなす角度を、前記同じ角度で傾斜する複屈折板の枚数が増加するほど、小さくすることができる。したがって、たとえば収差に起因する前記画像の画質の低下を、小さくすることができる。
【００２１】
また本発明は、角変位されるべき前記複屈折板が角変位される前の前記空間フィルタの空間周波数特性と、角変位されるべき前記複屈折板が角変位された後の前記空間フィルタの空間周波数特性とが、等しいことを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、前記空間フィルタは、傾斜された前記複屈折板が角変位されたか否かに拘わらず、常に予め定める空間周波数特性を保つことができる。ゆえに、前記予め定める空間周波数特性を、前記撮像装置で生成される画像信号が表す画像の解像度に対して適正な空間周波数特性に予めしておけば、前記撮像素子は、傾斜された前記複屈折板が角変位されたか否かに拘わらず、前記適性な空間周波数特性の空間フィルタを通して、被写体を常に撮像することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態である撮像装置２０の全体の構成を示すブロック図である。撮像装置２０は、レンズ群２３、第１空間フィルタ２４、複屈折板駆動部２５、撮像素子２６、制御装置２７、メモリ装置２８、および合成装置２９を含む。
【００２４】
レンズ群２３は１または複数のレンズから構成されて、単一の光軸２２を有する。第１空間フィルタ２４は、レンズ群２３と撮像素子２６との間に介在される。第１空間フィルタ２４は、予め定める空間周波数特性を有し、被写体２１からの光の空間周波数成分の一部を制限する。前記光は、レンズ群２３によって集光され、第１空間フィルタ２４を通過して、撮像素子２６の撮像面４１上に結像される。
【００２５】
第１空間フィルタ２４は、１枚の複屈折板、または光軸２２に沿って順次的に配置される複数の複屈折板を有する。本実施形態では、第１空間フィルタ２４は、第１〜第３複屈折板３３〜３５を有する。第１〜第３複屈折板３３〜３５はいずれも、平行な２つの表面を有する平板である。前記１または複数の複屈折板のうちの少なくとも１枚は、前記光軸に垂直な基準平面３７に対して、傾斜されている。本実施形態では、第１および第２複屈折板３３，３４は、基準平面３７に対して平行であり、第３複屈折板３５が、その表面と基準平面３７とが傾斜角度θ１をなすように、傾斜されている。
【００２６】
複屈折板駆動部２５は、制御装置２７によって制御され、全ての複屈折板のうちの傾斜された前記少なくとも１枚の複屈折板を含む１または複数の複屈折板を、光軸２２に平行な基準軸線まわりに、予め定める基準角度だけ、角変位させる。本実施形態では、複屈折板駆動部２５は、第１〜第３複屈折板３３〜３５の全てを角変位させ、前記基準軸線は光軸２２と一致しており、前記基準角度は１８０度である。すなわち、複屈折板駆動部２５は、イメージシフトのために、第１空間フィルタ２４内の少なくとも１枚の角変位させるべき複屈折板と光軸２２との位置関係を変化させるための、イメージシフト部に相当する。また、前記角変位させるべき複屈折板と複屈折板駆動部２５とが、従来技術のイメージシフト部と同じ働きをする。
【００２７】
撮像素子２６は、撮像面に結像された前記光を光電変換して画像信号を生成し、前記画像信号をメモリ装置２８に記憶させる。撮像素子２６は、いわゆる白黒単板の構造、いわゆるカラー３板の構造、およびいわゆる単板カラーの構造のいずれかの構造を有し、本実施形態では、ベイヤ配列単板カラーの構造であると仮定して説明する。
【００２８】
制御装置２７は、撮像素子２６と複屈折板駆動部２５とを制御して、複屈折板駆動部２５が角変位させるべき複屈折板、すなわち第１〜第３複屈折板３３〜３５を角変位させるたびに、撮像素子２６に光電変換を行わせ、この結果得られる前記画像信号をメモリ装置２８に記憶させる。さらに制御装置２７は、メモリ装置２８に記憶された複数の画像信号のうちで、撮像素子２６で続けて生成された２つの画像信号を、合成装置２９に与えさせる。合成装置２９は、前記２つの画像信号を合成する。さらに合成装置２９は、前記合成の結果得られる単一の合成画像信号に予め定める補間処理を施して、撮像素子２６の解像度よりも高い解像度の画像を表す出力画像信号を生成する。前記出力画像信号は、メモリ装置２８に記憶されると共に、撮像装置２０の外部に出力される。制御装置２７と合成装置２９とは、たとえばマイクロコンピュータによって実現され、メモリ装置２８はたとえばランダムアクセスメモリによって実現される。
【００２９】
上述したように、本実施形態の撮像装置２０では、また、第１空間フィルタ２４内の全ての複屈折板３３〜３５のうちの少なくとも１枚の傾斜された複屈折板、本実施形態では第３複屈折板３５が、イメージシフトのための屈折板を兼ねる。ゆえに、レンズ群２３と撮像素子２６との間には、第１空間フィルタ２４だけが介在され、前記屈折板が介在されない。これによって、イメージシフトを行う従来技術の撮像装置と比較して、レンズ群２３と撮像素子６との間の間隔を、短くすることができる。したがって、撮像装置２０のバックフォーカスが前記従来技術の撮像装置のそれよりも短くなるので、撮像装置２０を前記従来技術の撮像装置よりも小型化しかつ薄型化することができる。また、撮像装置２０の部品点数が前記従来技術の撮像装置のそれよりも少なくなるので、撮像装置２０の製造コストを前記従来技術の撮像装置のそれよりも減少させることができる。
【００３０】
図２は、撮像素子２６の撮像面４１の正面図である。撮像素子２６は、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサによって実現される。撮像素子２６の撮像面４１には複数の画素４２、すなわち複数の受光領域が、水平方向ｘに予め定める第１のピッチＰｘをあけて、かつ、垂直方向ｙに予め定める第２のピッチＰｙをあけて、行列状に配置される。図２では、画素を矩形で示す。水平方向ｘは図１では紙面に垂直な方向であってかつ図２では紙面の左右方向であり、垂直方向ｙは図１および図２のどちらでも紙面の上下方向であると仮定する。また、光軸２２に平行な方向を、Ｚ方向または光軸方向と称することがある。本実施形態では、撮像面４１は、いわゆるベイヤ配列の単板カラーの構成を有するものと仮定する。本実施形態では、第１および第２のピッチＰｘ，Ｐｙは等しいと仮定し、第１および第２のピッチＰｘ，ＰｙをピッチＰと総称する。また、行列状に画素４２が配置された状態において、水平方向ｘに平行に並ぶ画素の一群を行と称し、垂直方向ｙに並ぶ画素の一群を列と称する。
【００３１】
一般的な単板カラーの構造の撮像素子の各画素は、光の３原色のうちの予め定めるいずれか１つの色の輝度を検出し、かつ各画素が検出するべき色の輝度は各画素毎に異なる。ベイヤ配列は、カラー光の３原色の各色の輝度をそれぞれ検出する３種類の画素の配列の１つであり、全ての画素を、赤の輝度を検出する画素と青の輝度を検出する画素と緑の画素を検出する画素との３種類に区分し、各色の輝度を検出する画素を２行２列の４つの画素単位で並べる配列である。図面では、赤、緑、青の輝度を検出する画素を表す矩形内に、「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」をそれぞれ記載して示す。
【００３２】
ベイヤ配列における各色の輝度を検出する画素４２Ｒ，４２Ｂ，４２Ｇの具体的な配置を、単板カラーの撮像素子の撮像面４１内に行列状に並べられた全ての画素のうちの、任意の隣合う一対の行４５，４６を例に説明する。一対の行のうちの一方の行４５内では、緑の輝度を検出する画素４２Ｇと青の輝度を検出する画素４２Ｂとが、交互に並ぶ。一対の行のうちの他方の行４６内では、赤の輝度を検出する画素４２Ｒと緑の輝度を検出する画素４２Ｇとが、交互に並ぶ。かつ、一方の行４５内の緑の輝度を検出する画素４２Ｇと他方の行４６内の緑の輝度を検出する画素４２Ｇとは、水平方向ｘにピッチＰだけずれている。撮像面４１全体では、上述の一対の行４５，４６と同じ構成の行が周期的に配置される。
【００３３】
図３は、第１〜第３複屈折板３３〜３５が角変位される前後の第１空間フィルタ２４とを示す図である。以後の説明のために、第１〜第３複屈折板３３〜３５が角変位させる前の第１空間フィルタの状態を、第１状態、第１〜第３複屈折板３３〜３５が予め定める基準角度だけ角変位された後の第１空間フィルタの状態を、第２状態と定義する。また、第１および第２状態の第１空間フィルタ２４を通過する前の被写体２１からの光の光路５１，５２は、どちらもレンズ群２３の光軸２２と一致していると仮定する。また、第１〜第３複屈折板３３〜３５の２つの表面のうちで、前記光が入射する側の表面を、入射面と称する。
【００３４】
第１状態の第１空間フィルタ２４内の第１および第２複屈折板３３，３４の入射面は光軸２２に垂直なので、第１および第２複屈折板３３，３４を角変位させた後も、前記入射面は光軸２２に垂直である。すなわち、前記第１状態の第１空間フィルタ２４内の第１および第２複屈折板３３，３４の入射面と前記光路５１とが成す角度は、前記第２状態の第１空間フィルタ２４内の第１および第２複屈折板３３，３４の入射面と前記光路５２とが成す角度と、等しい。
【００３５】
第１状態の第１空間フィルタ２４の第３複屈折板３５は基準平面３７に対して傾斜角度θ１で傾斜している。ゆえに、たとえば、前記光路５１，５２と第３複屈折板３５の入射面との成す角度を前記光路５１，５２と前記入射面との交点を中心に時計まわりに計測する場合、第１状態の第１空間フィルタ２４内の第３複屈折板３５の入射面と前記光路５１との成す角度θａ１は、第２状態の第１空間フィルタ２４内の第３複屈折板３５の入射面と前記光路５２との成す角度θａ２と、異なる。前記角度θａ２は、たとえば、１８０度から角度θａ１を減算した角度である。
【００３６】
このように、傾斜された複屈折板が角変位されることに応じて、前記傾斜された複屈折板の入射面と第１空間フィルタ２４通過前の前記光の光路との成す角度が変化するので、前記角度の変化に伴い、第１空間フィルタ２４を通過した後の被写体２１からの光の光路の位置が、変化する。前記第１状態の第１空間フィルタ２４通過後の前記光の光路、すなわち第１光路５３と、前記第２状態の第１空間フィルタ２４通過後の前記光の光路、すなわち第２光路５４の位置関係は、具体的には、以下のとおりである。
【００３７】
第１光路５３は、光軸２２から、予め定める第１の方向ａ１に、予め定める第１の距離Ｄ１だけ、光軸２２と平行にずれる。第２光路５４は、光軸２２から、第１の方向ａ１と反対の第２の方向ａ２に、第１の距離Ｄ１だけ、光軸２２と平行にずれる。第１の方向ａ１は光軸２２と垂直であるので、第１および第２の方向ａ１，ａ２は、どちらも、基準平面３７に平行である。さらに、第２の方向ａ２は垂直方向ｙと予め定める角度φを成す。この結果、第２光路５４は、第１光路５３から、第２の方向ａ２に、第１の距離Ｄ１の２倍の距離Ｄ３だけ離れる。
【００３８】
２つの前記光路５３，５４間の距離Ｄ３は、角変位するべき全ての複屈折板のうちの傾斜した複屈折板の傾斜角度と、前記傾斜した複屈折板の厚みとに応じて定まる。第３複屈折板３５の傾斜角度θ１は、前記傾斜した複屈折板の厚みを考慮し、距離Ｄ３が、前述したピッチＰの√２分の１（Ｐ／√２）倍の長さになるように、設定されている。前記長さは、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに並ぶ２つの画素４２の中心間の距離の半分に相当する。また、第１光路５３から第２光路５４へ向かう方向、すなわち第２の方向ａ２は、前記傾斜した複屈折板の傾斜方向によって定まる。前記傾斜方向は、前記傾斜した複屈折板の表面の法線と光軸２２とを含む前記仮想平面に平行な方向であり、前記傾斜方向は垂直方向ｙと前記角度φを成す。第３複屈折板３５の前記傾斜方向は、第２の方向ａ２が、前述した撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕになるように、調整されている。
【００３９】
図４は、複屈折板駆動部２５の具体的構成を示す図である。複屈折板駆動部２５は、円筒状の保持部材６１と、ウォーム６２と、モータ６３と、複数の回転ローラ６４と、カウンタ６５とを含む。
【００４０】
保持部材６１には、その中心軸線６８に平行な方向に貫通する保持孔６６が設けられる。保持孔６６には、第１空間フィルタ２４内の角変位させるべき複屈折板、本実施形態では第１〜第３複屈折板３３〜３５が、嵌め込まれる。複屈折板駆動部２５が撮像装置２０に組込まれた場合、光軸２２は保持孔６６を貫通する。保持部材６１は、たとえば、保持部材６１の外周端の円の中心軸線６８が光軸２２と一致しており、光軸２２を中心に角変位することができる。第１〜第３複屈折板３３〜３５は、複屈折板駆動部２５が撮像装置２０に組込まれた時点で、第１および第２複屈折板３３，３４が光軸２２に垂直であり、かつ、第３複屈折板３５が基準平面３７に対して傾斜角度θ１だけ傾斜され、さらに、第１〜第３複屈折板の光学軸方向が第１または第２状態における後述する位置関係を保つように、保持部材６１に嵌め込まれる。
【００４１】
保持部材６１の外周部６７には歯車の歯が形成されて、保持部材６１がウォーム歯車、すなわちウォームホイールになっている。外周部６７の歯車の歯は、ウォーム６２に噛み合わされる。ウォーム６２はモータ６３の回転軸に取付けられる。複数の回転ローラ６４は、少なくとも３つあり、保持部材６１の周囲に配置される。前記各回転ローラ６４は、外周部６７の歯車の歯にそれぞれ噛み合わされる。これによって保持部材６１の外周部６７の少なくとも３点が、支持される。モータ６３が駆動されると、モータ６３の回転力がウォーム６２に伝達され、ウォーム６２の回転に伴って、保持部材６１は光軸２２を中心に角変位する。カウンタ６５はモータ６３の回転数を計数しており、計数した回転数を制御装置２７に与える。
【００４２】
制御装置２７は、モータ６３の回転数と第１〜第３複屈折板３３〜３５の角変位量との関係、すなわち、たとえばモータ６３の予め定める回転数あたりに保持部材６１が角変位する角度を、予め備えている。制御装置２７は、前記関係とカウンタ６５から与えられたモータ６３の回転数とに基づいて、モータ６３が回転し始めた時点からカウンタ６５が前記回転数を計数した時点までに第１〜第３複屈折板３３〜３５が角変位した角度を求めることができる。したがって、制御装置２７は、求められた前記角度に基づいて、モータ６３をさらに駆動させまたは停止させて、第１〜第３複屈折板３３〜３５の角度を、所望の角度にすることができる。
【００４３】
このように、複屈折板駆動部２５は極めて簡単な構成の機構なので、小型化が容易である。また、極めて簡単な構成の複屈折板駆動部２５によって、前記角変位させるべき複屈折板を、確実に所望の角度だけ角変位させることができる。また、傾斜させるべき複屈折板、本実施形態では第３複屈折板３５の傾斜角度θ１は、第３複屈折板３５を保持部材６１に取付ける際に定められるので、傾斜角度を精密に調整することができる。かつ、実際に撮像素子２６が被写体を撮像する際には、第３複屈折板３５の角変位する角度を定めるだけで、第１空間フィルタ２４通過後の光の光路を、上述のように平行移動させることができる。したがって、簡単な構成の複屈折板駆動部２５を用いる場合でも、イメージシフトの精度を良くすることができる。
【００４４】
以下に、撮像装置２０が被写体２１を撮像して前記出力画像信号を出力するまでの挙動を、概略的に説明する。
【００４５】
撮像素子２６は、予め定める周期で光電変換を２回行い、各回の光電変換終了後に、それぞれ画像信号を出力する。複屈折板駆動部２５は、撮像素子２６が１回目の光電変換を行なう間、角変位させるべき複屈折板、本実施形態では第１〜第３複屈折板３３〜３５を固定して、第１空間フィルタ２４に前記第１状態を保たせる。第１〜第３複屈折板３３〜３５は、１回目の光電変換が終了した時点から２回目の光電変換が始まる時点までの間に、前記基準角度だけ角変位され、この結果、第１空間フィルタ２４は前記第１状態から前記第２状態へ移る。第２状態の第１空間フィルタ２４の空間周波数特性と、第１状態の第１空間フィルタ２４の空間周波数特性とは、等しい。複屈折板駆動部２５は、撮像素子２６が２回目の光電変換を行なう間、第１〜第３複屈折板３３〜３５を固定して、第１空間フィルタ２４に前記第２状態を保たせる。また、第１空間フィルタ２４は、１回目の光電変換の間に前記第２状態を保ち、２回目の光電変換の間に前記第１状態を保っても良い。
【００４６】
これによって、２回目の光電変換の間にレンズ群２３および第１空間フィルタ２４を通過した光の光路は、１回目の光電変換の間にレンズ群２３および第１空間フィルタ２４を通過した光の光路から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけ、ずれる。このため、図５に示すように、撮像面４１上に結像される被写体像のうちの、１回目の光電変換の間に各画素４２上に結像されていた部分は、２回目の光電変換の間には、それぞれ、点線の矩形で示す位置４２ａに結像される。図５では、画素４２の行列内のｎ行ｍ列に属する画素に付加される参照符「４２」に、符号「（ｎ，ｍ）」がさらに付加される。また、１回目の光電変換の間にｎ行ｍ列の画素４２（ｎ，ｍ）に結像されていた前記部分が２回目の光電変換の間に結像される位置に付加される参照符「４２ａ」にも、符号「（ｎ，ｍ）」がさらに付加されている。ｎおよびｍは、それぞれ、任意の自然数である。図５から、複屈折板駆動部２５と第３複屈折板３５によって行われたイメージシフトのシフト量が、水平方向ｘに第１のピッチＰｘの半分であり、かつ、垂直方向ｙに第２のピッチＰｙの半分であることが分かる。すなわち前記シフト量は、画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さである。
【００４７】
この結果、撮像素子２６は、２つの画像信号を出力する。各画像信号が表す画像は、撮像面４１の画素４２と同数の画素が、撮像面４１の画素４２の配列と相似の配列で、並べられて構成される。前記画像を構成する複数の画素は、撮像面４１の複数の画素４２と、１対１で対応している。前記画像の各画素の色相や明度等を示す画素データは、前記被写体像内の該各画素に対応する画素４２に結像された部分の色相や明度等に応じて、定められる。合成装置２９は、１回目および２回目の光電変換によって生成された２つの画像信号を合成して、合成画像信号を生成する。合成装置２９は、さらに、前記合成画像信号に予め定める補間処理を施す。この結果、前記出力画像信号が得られる。
【００４８】
図６は、前記出力画像信号を仮想的に目視表示した出力画像の一部分を示す図である。黒枠の矩形それぞれが、前記出力画像の画素を示す。前記出力画像の画素のうちで、参照符「ａ（ｎ，ｍ）」が描かれた画素は、１回目の光電変換によって生成された画像信号が表す画像のｎ行ｍ列の画素に相当し、該ｎ行ｍ列の画素の画素データが当て嵌められる。前記出力画像の画素のうちで、参照符「ｂ（ｎ，ｍ）」が描かれた画素は、２回目の光電変換によって生成された画像信号が表す画像のｎ行ｍ列の画素に相当し、該ｎ行ｍ列の画素の画素データが当て嵌められる。前記出力画像の画素のうちで、「○」が描かれた画素は、前記２つの画像信号が表す画像内のいずれの画素にも相当しない仮想画素であり、画素データは、補間処理によって決定される。前述したように、第２光路５４は、第１光路５３から、前記対角線に平行な方向Ｕに、ピッチＰの√２分の１倍の長さだけ平行移動しているので、参照符ｂ（ｎ，ｍ）が付された画素は、参照符ａ（ｎ，ｍ），ａ（ｎ＋１，ｍ＋１）が付された画素の間に挿入されている。前記仮想画素は、前記出力画像内に、市松状に配置されている。
【００４９】
この結果、前記出力画像は、前記画像信号が表す画像と比較して、画素の数が４倍であり、画素の行および列の数が、それぞれ２倍になっている。この結果、前記出力画像の水平方向ｘおよび垂直方向ｙの解像度は、撮像素子２６の水平方向ｘおよび垂直方向ｙの解像度の２倍にそれぞれなっている。すなわち、１回目および２回目の光電変換の間に第１空間フィルタ２４を通過した光の光路５３，５４を、画素４２の対角線に平行な方向にピッチＰの√２分の１倍の長さだけずらす場合、前記光路５３，５４の位置が、前記出力画像の解像度を撮像素子２６の解像度よりも向上させるための適正なシフトポジションになる。
【００５０】
また前記場合には、上述したように、２つの画像信号を用いて、前記出力画像の水平方向ｘおよび垂直方向ｙの解像度を、両方とも向上させることができる。第１および第２光路５３，５４のずれる方向やずれる間隔を、上述のように設定しない場合、前記出力画像の水平方向ｘおよび垂直方向ｙの解像度を両方とも向上させるには、３つ以上の画像信号が必要になると予想される。これらのことから、第１および第２光路５３，５４の関係を上述した関係にした場合が、１枚の前記出力画像を得るために撮像素子２６が生成するべき画像信号の数を、最も少なくすることができる。ゆえに、１枚の前記出力画像を得るために撮像素子２６が被写体を撮像するために要する時間を、最も短くすることができる。したがって、撮像装置２０の利便性を向上させることができる。
【００５１】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の方向を示す図である。第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３は、光軸２２に対して約４５度にそれぞれ切出されており、かつ投影方向がそれぞれ異なる。投影方向とは、光学軸方向ｑ１〜ｑ３をｘｙ平面、すなわち基準平面３７に投影した場合の投影像の方向であり、水平方向ｘに平行な座標軸と平行な該投影像の方向を基準の０度と定義する。第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、水平方向ｘから反時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、水平方向ｘから反時計まわりに４５度である。
【００５２】
以下に、第１および第２状態の第１空間フィルタ２４の空間周波数特性を説明する。前記空間周波数特性は、第１空間フィルタ２４通過後の光の分離状態に応じて、定まる。一般的に、単一枚の複屈折板に入射した光は、前記複屈折板内部を通過する間に、常光線と異常光線とに分離され、常光線は前記入射した光の入射前の光路の延長線上に出射され、異常光線は前記入射前の光路から、該複屈折板の厚みに応じて定まる分離幅だけ、該複屈折板の光学軸方向の投影方向に、平行移動して出射する。常光線の振動面は、前記複屈折板の光学軸方向に垂直であり、異常光線の振動面は前記複屈折板の光学軸方向に平行である。第１〜第３複屈折板３３〜３５の厚さは、その分離幅ｄ１〜ｄ３が、それぞれ、前述したピッチＰの半分（Ｐ／２）、ピッチＰの半分、ピッチＰの√２分の１になるように、調整されている。
【００５３】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４における第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。
【００５４】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。前記光は、第１複屈折板３３を通過する間に、図８（Ａ）に示すように、常光線Ｌｏと異常光線Ｌｅとに分離されて出射する。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏから第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅへ向かう方向は、前記第１状態の第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の投影方向、すなわち垂直方向ｙと、等しい。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏと第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅとは分離幅ｄ１だけ離れている。
【００５５】
次に、第２複屈折板３４に、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏおよび異常光線Ｌｅが入射する。図８（Ｂ）に示すように、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏは、第２複屈折板の異常光線Ｌｏｅとして、第２複屈折板３４を通過する間に、元の位置から分離幅ｄ２だけ、前記第１状態の第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の投影方向、すなわち水平方向ｘにシフトして出射される。また第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅは、図８（Ｂ）に示すように、第２複屈折板２４の常光線Ｌｅｏとして、第２複屈折板３４を通過する間も位置を変えずにそのまま出射される。第２複屈折板３３の常光線Ｌｏの振動面は光学軸方向ｑ２に平行なので、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏに対応する第２複屈折板３４の常光線は存在しない。第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅの振動面は光学軸方向ｑ２に垂直なので、第１複屈折板３４の異常光線Ｌｅに対応する第２複屈折板２４の異常光線は存在しない。
【００５６】
続いて、第３複屈折板３５に、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅが入射する。第２複屈折板３４の異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、図８（Ｃ）に示すように、第３複屈折板３５の常光線Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｏｅｅとに分離されて、出射する。第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏは、第３複屈折板３５を通過する間に、図８（Ｃ）に示すように、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅとに分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｏｅｅへ向かう方向、および第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅへ向かう方向は、前記第１状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち水平方向ｘから反時計まわりに４５度の方向と、それぞれ等しい。第３複屈折板３５の常光線Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｏｅｅとは分離幅ｄ３だけ離れ、かつ第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅとは分離幅ｄ３だけ離れている。
【００５７】
したがって、前記第１状態の第１空間フィルタ２４において最終的に得られる光の分離状態は、図８（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。前記分離状態は、具体的には、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏと第３複屈折板３５の異常光線Ｌｏｅｅとが、水平方向ｘに平行に、前述のピッチＰと同じ間隔を空けて並び、かつ、第３複屈折板３５の常光線Ｌｏｅｏと第３複屈折板３５の異常光線Ｌｅｏｅとが、垂直方向ｙに平行に、前述のピッチＰと同じ間隔を空けて並んでいる。
【００５８】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の第１空間フィルタ２４の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を示す図である。前記第２状態の第１空間フィルタ２４の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を、光軸２２と平行な軸線まわりに１８０度角変位させた方向になっている。具体的には、第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに１８０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに１３５度である。
【００５９】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の第１空間フィルタ２４における第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。図１１は、図８と比較して、常光線の位置と異常光線の位置とがそれぞれ入代わっている点が異なり、他は等しい。以下に、詳しく説明する。
【００６０】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。前記光は、第１複屈折板３３を通過する間に、図１１（Ａ）に示すように、常光線Ｌｏと異常光線Ｌｅとに分離されて出射する。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏから第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅへ向かう方向は、前記第２状態の第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の投影方向、すなわち水平方向ｘから時計まわりに９０度の方向と等しい。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏと第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅとは、分離幅ｄ１だけ離れている。
【００６１】
次に、第２複屈折板３４に、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏおよび異常光線Ｌｅが入射する。図１１（Ｂ）に示すように、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏは、第２複屈折板の異常光線Ｌｏｅとして、第２複屈折板３４を通過する間に、元の位置から分離幅ｄ２だけ、前記第２状態の第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の投影方向、すなわち水平方向ｘから時計まわりに１８０度の方向にシフトして出射される。また第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅは、図１１（Ｂ）に示すように、第２複屈折板２４の常光線Ｌｅｏとして、第２複屈折板３４を通過する間も位置を変えずにそのまま出射される。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏに対応する第２複屈折板３４の常光線と、第１複屈折板３４の異常光線Ｌｅに対応する第２複屈折板２４の異常光線とは、図８と同じ理由から、存在しない。
【００６２】
続いて、第３複屈折板３５に第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅが入射する。図１１（Ｃ）に示すように、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとにそれぞれ分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとは、それぞれ分離幅ｄ３だけ離れている。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向は、前記第２状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち、水平方向ｘから反時計まわりに１３５度の方向と、それぞれ等しい。したがって、前記第２状態の第１空間フィルタ２４において最終的に得られる常光線と異常光線との分離状態は、図１１（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。
【００６３】
以上のことから、前記第１および第２状態の第１空間フィルタ２４において最終的に得られる光の分離状態は、等しいことが分かる。したがって、前記第１状態の第１空間フィルタ２４の空間周波数特性と、前記第２状態の第１空間フィルタ２４の空間周波数特性とは、等しくなる。したがって、前記空間周波数特性を、前記出力画像の解像度に適した空間周波数特性に予めしておけば、撮像素子２６は、被写体２１を、適正な空間周波数特性の第１空間フィルタ２４を介して撮像することができる。すなわち、イメージシフトのために第１空間フィルタ２４内の少なくとも１枚の複屈折板を角変位させたことに拘わらず、撮像素子２６は、被写体２１を、適正な空間周波数特性の第１空間フィルタ２４を介して常に撮像することができる。
【００６４】
第１〜第３複屈折板３３〜３５は、前記第１状態および第２状態において、光学軸方向方向ｑ１〜ｑ３の相互の位置関係が上述のようになっているならば、並び順を変更しても、最終的な分離状態は図９で示す状態になるので、空間周波数特性は上述したものと等しい。ゆえに、第１〜第３複屈折板３３〜３５の並び順は、上述した並び順から変更してもよい。また、上述の撮像装置２０において、基準平面３７に対して傾斜する複屈折板は、角変位される複屈折板のうちのいずれか１枚であればよいので、第３複屈折板３５の代わりに、第１または第２複屈折板３３，３４が、基準平面３７に対して傾斜されていてもよい。
【００６５】
以下に、本発明の第２実施形態の撮像装置について、説明する。第２実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第２空間フィルタ８１に置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第２実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第２実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００６６】
図１２は、第１状態の第２空間フィルタ８１と、第２状態の第２空間フィルタ８１とを示す図である。第２空間フィルタ８１は、第１複屈折板３３だけが基準平面３７に平行であり、第２および第３複屈折板３４，３５が、基準平面３７に対して予め定める傾斜角度θ２で傾斜している。複屈折板駆動部２５は、イメージシフトのために、実線で示す前記第１状態の第２空間フィルタ８１の第１〜第３複屈折板３３〜３５を、光軸２２に平行な軸線を中心に１８０度、角変位させる。この結果、第２空間フィルタ８１は前記第２状態になる。前記第２状態の空間フィルタの第２および第３複屈折板３４，３５は、基準平面３７に対して、２点破線で示すように、傾斜する。
【００６７】
第２実施形態では、図３で説明したことから類推して、傾斜された複屈折板、第２実施形態では第２および第３複屈折板３５が前記軸線を中心に角変位されることに応じて、第２空間フィルタ８１を通過した後の被写体２１からの光の光路の位置が、変化する。第１および第２状態の第２空間フィルタ８１を通過する前の被写体２１からの光の光路５１，５２は、どちらもレンズ群２３の光軸２２と一致していると仮定する。この場合、前記第２状態の第２空間フィルタ８１通過後の前記光の光路５４が、前記第１状態の第２空間フィルタ８１通過後の前記光の光路５３から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第２および第３複屈折板３４，３５の傾斜方向と第２および第３複屈折板３４，３５の傾斜角度とが、調整されている。
【００６８】
第２および第３複屈折板３４，３５は、図１２で示すように、第２および第３複屈折板３４，３５の間に間隔を空けて配置されてもよく、第２および第３複屈折板３４，３５を隙間なく接触させて配置されてもよい。また、第１実施形態で説明した理由と同じ理由から、第１〜第３複屈折板３３〜３５の並び順は、上述した並び順から変更してもよい。また、基準平面３７に対して傾斜する複屈折板は、角変位される複屈折板のうちのいずれか２枚であればよいので、第２および第３複屈折板３５の代わりに、第１および第２複屈折板３３，３４が基準平面３７に対して傾斜されていてもよく、第１および第３複屈折板３３，３５が基準平面３７に対して傾斜されていてもよい。
【００６９】
以下に、本発明の第３実施形態の撮像装置について、説明する。第３実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第３空間フィルタ８３に置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第３実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第３実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００７０】
図１３は、第１状態の第３空間フィルタ８３と、第２状態の第３空間フィルタ８３とを示す図である。第３空間フィルタ８３は、第１〜第３複屈折板３４，３５が、基準平面３７に対して予め定める傾斜角度θ３で傾斜している。複屈折板駆動部２５は、イメージシフトのために、実線で示す前記第１状態の第３空間フィルタ８３の第１〜第３複屈折板３３〜３５を、光軸２２に平行な軸線を中心に１８０度、角変位させる。この結果、第３空間フィルタ８３は２点鎖線で示す前記第２状態になる。第１〜第３複屈折板３３〜３５は、図１３で示すように、第１および第２複屈折板３３，３４の間と第２および第３複屈折板３４，３５の間とうちの少なくとも一方に間隔を空けて配置されてもよく、第１〜第３複屈折板３４，３５を隙間なく接触させて配置されてもよい。
【００７１】
第３実施形態では、図３で説明したことから類推して、傾斜された複屈折板、第３実施形態では第１〜第３複屈折板３３〜３５が前記軸線を中心に角変位されることに応じて、第３空間フィルタ８３を通過した後の被写体２１からの光の光路の位置が、変化する。第１および第２状態の第３空間フィルタ８３を通過する前の被写体２１からの光の光路５１，５２は、どちらもレンズ群２３の光軸２２と一致していると仮定する。この場合、前記第２状態の第３空間フィルタ８３通過後の前記光の光路５４が、前記第１状態の第３空間フィルタ８３通過後の前記光の光路５３から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第１〜第３複屈折板３３〜３５の傾斜方向と第１〜第３複屈折板３３〜３５の傾斜角度θ３が、調整されている。
【００７２】
第１〜第３実施形態において、前記第２状態の第１〜第３空間フィルタ２４，８１，８３通過後の光の光路５４は、どれも、前記第１状態の第１〜第３空間フィルタ２４，８１，８３通過後の光の光路５３から、画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、ピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれる。ゆえに、第２空間フィルタ８１の第２および第３複屈折板３４，３５の傾斜角度θ２は、第１空間フィルタ２４の第３フィルタ３５の傾斜角度θ１よりも、小さくて良い。また、第３空間フィルタ８３の第１〜第３複屈折板３３〜３５の傾斜角度θ３は、前記傾斜角度θ１，θ２よりも、小さくて良い。これは、傾斜された複屈折板が増える程、前記光の光路のうちの前記傾斜された複屈折板の内部を通る部分の長さが伸びるので、光路のずれの長さが伸びるからである。また、傾斜された複屈折板の傾斜角度が小さくなるほど、空間フィルタを通過する際に光が収差等の影響を受けにくくなるので、撮像素子２６が生成する画像信号が表す画像の画質の劣化を、抑えることができる。
【００７３】
以下に、本発明の第４実施形態の撮像装置について、説明する。第４実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第４空間フィルタに置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第４実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第４実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００７４】
前記第４空間フィルタは、第１〜第３複屈折板３３〜３５を有し、第１および第２複屈折板３３，３４のうちの少なくとも１枚が、基準平面３７に対して傾斜している。すなわち、第１複屈折板３３、あるいは第２複屈折板３４、または、第１および第２複屈折板３３，３４の両方が、基準平面３７に対して傾斜している。第１状態の前記第４空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の相互の位置関係は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４のそれと等しい。複屈折板駆動部２５は、第１および第２複屈折板３３，３４だけを１８０度角変位させる。第３複屈折板３５は常に固定されている。このために、たとえば、保持部材６１には、第１および第２複屈折板３３，３４だけが嵌め込まれ、第３複屈折板３５は、別の保持部材に固定されている。この場合、前記第２状態の第４空間フィルタ通過後の前記光の光路が、前記第１状態の第４空間フィルタ通過後の前記光の光路から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第１および第３複屈折板３３，３５のうちの傾斜されている複屈折板の傾斜方向および傾斜角度が、調整されている。
【００７５】
図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第４空間フィルタの第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を示す図である。第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３は、光軸２２に対して約４５度にそれぞれ切出されている。第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに１８０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、図７（Ｃ）に示す方向と等しく、水平方向ｘから反時計まわりに４５度である。
【００７６】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第４空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。図１５を用いて、前記第２状態の前記第４空間フィルタの空間周波数特性を説明する。
【００７７】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。第１および第２複屈折板３３，３４を通過する間の前記光の分離状態は、図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）に示すように、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）で説明した光の分離状態とそれぞれ等しいので、説明は省略する。
【００７８】
第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５に入射する。図１５（Ｃ）に示すように、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとにそれぞれ分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとは、分離幅ｄ３だけそれぞれ離れている。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向は、前記第２状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち水平方向ｘから反時計まわりに４５度の方向と、それぞれ等しい。
【００７９】
したがって、前記第２状態の前記第４空間フィルタにおいて最終的に得られる光の分離状態は、図１５（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。以上のことから、前記第１および第２状態の前記第４空間フィルタにおいて最終的に得られる光の分離状態は、等しいことが分かる。ゆえに、前記第１状態の前記第４空間フィルタの空間周波数特性と、前記第２状態の第４空間フィルタの空間周波数特性とは、等しくなる。
【００８０】
以下に、本発明の第５実施形態の撮像装置について、説明する。第５実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第５空間フィルタに置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第５実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第５実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００８１】
前記第５空間フィルタは、第１〜第３複屈折板３３〜３５を有し、第３複屈折板３５だけが、基準平面３７に対して傾斜している。第１状態の前記第５空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の相互の位置関係は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４のそれと等しい。複屈折板駆動部２５は、第３複屈折板３５だけを、光軸２２に平行な軸線を中心に１８０度角変位させる。第１および第２複屈折板３３，３４は常に固定されている。このために、たとえば、保持部材６１には第３複屈折板３５だけが嵌め込まれ、第１および第２複屈折板３３，３４は、別の保持部材に固定されている。この場合、前記第２状態の第５空間フィルタ通過後の前記光の光路が、前記第１状態の第５空間フィルタ通過後の前記光の光路から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第３複屈折板３５の傾斜方向および傾斜角度が、調整されている。
【００８２】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第５空間フィルタの第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を示す図である。第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３は、光軸２２に対して約４５度にそれぞれ切出されている。第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、図７（Ａ）に示す方向と等しく、水平方向ｘから反時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、図７（Ｃ）に示す方向と等しく、水平方向ｘから時計まわりに１３５度である。
【００８３】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第５空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。図１７を用いて、前記第２状態の前記第５空間フィルタの空間周波数特性を説明する。
【００８４】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。第１および第２複屈折板３３，３４を通過する間の前記光の分離状態は、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）および図８（Ｂ）で説明した光の分離状態とそれぞれ等しいので、説明は省略する。
【００８５】
第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５に入射する。図１７（Ｃ）に示すように、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとにそれぞれ分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとは、それぞれ分離幅ｄ３だけ離れている。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向は、前記第２状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち水平方向ｘから反時計まわりに１３５度の方向と、それぞれ等しい。
【００８６】
したがって、前記第２状態の前記第５空間フィルタにおいて最終的に得られる光線の分離状態は、図１７（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。以上のことから、前記第１および第２状態の前記第５空間フィルタにおいて最終的に得られる光の分離状態は、等しいことが分かる。ゆえに、前記第１状態の前記第５空間フィルタの空間周波数特性と、前記第２状態の第５空間フィルタの空間周波数特性とは、等しくなる。
【００８７】
以下に、本発明の第６実施形態の撮像装置について、説明する。第６実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第６空間フィルタに置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第６実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第６実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００８８】
前記第６空間フィルタは、第１〜第３複屈折板３３〜３５を有し、第１および第３複屈折板３３，３５のうちの少なくとも１枚が、基準平面３７に対して傾斜している。すなわち、第１複屈折板３３あるいは第３複屈折板３５が単体で、または第１および第３複屈折板３３，３５の両方が、基準平面３７に対して傾斜している。第１状態の前記第６空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の相互の位置関係は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４のそれと等しい。
【００８９】
複屈折板駆動部２５は、第１複屈折板３３を光軸２２に平行な軸線を中心に１８０度角変位させ、かつ、第３複屈折板３５を前記軸線を中心に反時計まわりに９０度角変位させる。第２複屈折板３４は常に固定されている。このために、たとえば、図４で示す構成の機構が２組備えられて、各機構の保持部材６１に第１および第３複屈折板３３，３５がそれぞれ嵌め込まれ、第２複屈折板３４は、さらに別の保持部材に固定される。この場合、前記第２状態の第６空間フィルタ通過後の前記光の光路が、前記第１状態の第６空間フィルタ通過後の前記光の光路から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第１および第３複屈折板３３，３５のうちの傾斜されている複屈折板の傾斜方向と第１および第３複屈折板３３，３５の傾斜角度が、調整されている。
【００９０】
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第６空間フィルタの第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を示す図である。第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３は、光軸２２に対して約４５度にそれぞれ切出されている。第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、図７（Ｂ）に示す方向と等しく、水平方向ｘから時計まわりに０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、水平方向ｘから反時計まわりに１３５度である。
【００９１】
図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第６空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。図１９を用いて、前記第２状態の前記第６空間フィルタの空間周波数特性を説明する。
【００９２】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。第１複屈折板３３を通過する間の前記光の分離状態は、図１９（Ａ）に示すように、図１１（Ａ）で説明した光の分離状態と等しいので、説明は省略する。
【００９３】
第１複屈折板３３の常光線Ｌｏおよび異常光線Ｌｅは、第２複屈折板３４に入射する。図１９（Ｂ）に示すように、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏは、第２複屈折板の異常光線Ｌｏｅとして、第２複屈折板３４を通過する間に、元の位置から分離幅ｄ２だけ、前記第１状態の第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の投影方向、すなわち水平方向ｘから時計まわりに１８０度の方向にシフトして出射される。また第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅは、図１９（Ｂ）に示すように、第２複屈折板２４の常光線Ｌｅｏとして、第２複屈折板３４を通過する間も位置を変えずそのまま出射される。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏに対応する第２複屈折板３４の常光線と、第１複屈折板３４の異常光線Ｌｅに対応する第２複屈折板２４の異常光線とは、第１実施形態で説明した理由から、存在しない。
【００９４】
第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５に入射する。図１９（Ｃ）に示すように、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとにそれぞれ分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとは、それぞれ分離幅ｄ３だけ離れている。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向は、前記第２状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち水平方向ｘから反時計まわりに１３５度の方向と、それぞれ等しい。
【００９５】
したがって、前記第２状態の前記第６空間フィルタにおいて最終的に得られる光の分離状態は、図１９（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。以上のことから、前記第１および第２状態の前記第６空間フィルタにおいて最終的に得られる光との分離状態は、等しいことが分かる。ゆえに、前記第１状態の前記第６空間フィルタの空間周波数特性と、前記第２状態の第６空間フィルタの空間周波数特性とは、等しくなる。
【００９６】
以下に、本発明の第７実施形態の撮像装置について、説明する。第７実施形態の撮像装置は、第１実施形態の撮像装置２０と比較して、第１空間フィルタ２４が第７空間フィルタに置換えられた点だけが異なり、他は等しい。第７実施形態の撮像装置の構成のうちの、第１実施形態の撮像装置２０と同じ部分に関する説明は、省略する。また、第７実施形態の撮像装置を構成する部品のうちの第１実施形態の撮像装置２０と同じ構成の部品には、同じ参照符を付す。
【００９７】
前記第７空間フィルタは、第１〜第３複屈折板３３〜３５を有し、第２および第３複屈折板３４，３５のうちの少なくとも１枚が、基準平面３７に対して傾斜している。すなわち、第２複屈折板３４あるいは第３複屈折板３５が単独で、または第２および第３複屈折板３４，３５の両方が、基準平面３７に対して傾斜している。第１状態の前記第７空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の相互の位置関係は、前記第１状態の第１空間フィルタ２４のそれと等しい。
【００９８】
複屈折板駆動部２５は、第２複屈折板３４を光軸２２に平行な軸線を中心として１８０度角変位させ、かつ、第３複屈折板３５を前記軸線を中心として時計まわりに９０度角変位させる。第１複屈折板３４は常に固定されている。このために、たとえば、図４で示す構成の機構が２組備えられて、各機構の保持部材６１に第２および第３複屈折板３４，３５がそれぞれ嵌め込まれ、第１複屈折板３３は、さらに別の保持部材に固定される。この場合、前記第２状態の第７空間フィルタ通過後の前記光の光路が、前記第１状態の第７空間フィルタ通過後の前記光の光路から、撮像面４１の画素４２の対角線に平行な方向Ｕに、画素４２の配列のピッチＰの√２分の１倍の長さだけずれるように、第２および第３複屈折板３４，３５のうちの傾斜された複屈折板の傾斜方向および傾斜角度が、調整されている。
【００９９】
図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第７空間フィルタの第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３の投影方向を示す図である。第１〜第３複屈折板３３の光学軸方向ｑ１〜ｑ３は、光軸２２に対して約４５度にそれぞれ切出されている。第１複屈折板３３の光学軸方向ｑ１の前記投影方向は、図７（Ａ）に示す方向と等しく、水平方向ｘから反時計まわりに９０度である。第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに１８０度である。第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の前記投影方向は、水平方向ｘから時計まわりに４５度である。
【０１００】
図２１（Ａ）〜（Ｃ）は、前記第２状態の前記第７空間フィルタにおける第１〜第３複屈折板３３〜３５の分離光像を説明するための図である。図２１を用いて、前記第２状態の前記第７空間フィルタの空間周波数特性を説明する。
【０１０１】
レンズ群２３を通過した光は、まず第１複屈折板３３に入射する。第１複屈折板３３を通過する間の前記光の分離状態は、図２１（Ａ）に示すように、図８（Ａ）で説明した光の分離状態と等しいので、説明は省略する。
【０１０２】
第１複屈折板３３の常光線Ｌｏおよび異常光線Ｌｅは、第２複屈折板３４に入射する。図２１（Ｂ）に示すように、第１複屈折板３３の常光線Ｌｏは、第２複屈折板の異常光線Ｌｏｅとして、第２複屈折板３４を通過する間に、元の位置から分離幅ｄ２だけ、前記第２状態の第２複屈折板３４の光学軸方向ｑ２の投影方向、すなわち水平方向ｘから時計回りに１８０度の方向にシフトして出射される。また第１複屈折板３３の異常光線Ｌｅは、図２１（Ｂ）に示すように、第２複屈折板２４の常光線Ｌｅｏとして、第２複屈折板３４を通過する間も位置を変えずにそのまま出射される。第１複屈折板３３の常光線Ｌｏに対応する第２複屈折板３４の常光線と、第１複屈折板３４の異常光線Ｌｅに対応する第２複屈折板２４の異常光線とは、第１実施形態で説明した理由から、存在しない。
【０１０３】
第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５に入射する。図２１（Ｃ）に示すように、第２複屈折板３４の常光線Ｌｅｏおよび異常光線Ｌｏｅは、第３複屈折板３５を通過する間に、第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとにそれぞれ分離されて、出射する。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏと第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅとは、それぞれ分離幅ｄ３だけ離れている。第３複屈折板３５の常光線Ｌｅｏｏ，Ｌｏｅｏから第３複屈折板の異常光線Ｌｅｏｅ，Ｌｏｅｅへ向かう方向は、前記第２状態の第３複屈折板３５の光学軸方向ｑ３の投影方向、すなわち水平方向ｘから反時計まわりに４５度の方向と、それぞれ等しい。したがって、前記第２状態の前記第７空間フィルタにおいて最終的に得られる常光線と異常光線との分離状態は、図２１（Ｃ）の分離状態、すなわち図９で示す分離状態になる。
【０１０４】
以上のことから、前記第１および第２状態の前記第７空間フィルタにおいて最終的に得られる常光線と異常光線との分離状態は、等しいことが分かる。したがって、前記第１状態の前記第７空間フィルタの空間周波数特性と、前記第２状態の第７空間フィルタの空間周波数特性とは、等しくなる。
【０１０５】
以上のように、第４〜第７実施形態の撮像装置の第４〜第７空間フィルタは、前記第１状態の空間周波数特性と前記第２状態の空間周波数特性とが、等しい。ゆえに、第４〜第７実施形態の撮像装置のいずれにおいても、第１実施形態で説明したように、イメージシフトのために第４〜第７空間フィルタ内の少なくとも１枚の複屈折板を角変位させたことに拘わらず、撮像素子２６は、被写体２１を、適正な空間周波数特性の第４〜第７空間フィルタを介して、常に撮像することができる。
【０１０６】
また、空間フィルタは、第１〜第３複屈折板の光学軸方向が図７，１０，１４，１６，１８，２０でそれぞれ示す位置関係を保つ状態ならば、最終的な光の分離状態がどれも同じである。ゆえに、上述の複数の位置関係のうちから２つの位置関係を選び、第１および第２状態の空間フィルタが保つべき第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向の位置関係を、選ばれた２つの位置関係にしてもよい。たとえば、第１状態の空間フィルタに図１０で示す位置関係を保たせ、第２状態の空間フィルタに図１４で示す位置関係を保たせても良い。また、第１〜第３複屈折板の光学軸方向が上述した複数の位置関係をそれぞれ保つ場合、どの状態でも、第１〜第３複屈折板３３〜３５の順番を入換えても最終的な光の分離状態は等しいので、第１〜第３複屈折板３３〜３５を上述の図で示す順から変更してもよい。
【０１０７】
第１〜第７実施形態の撮像装置は本発明の撮像装置の例示であり、主要な動作が等しければ、他の様々な形で実施することができる。特に各装置の詳細な動作は、同じ出力が得られれば、これに限らず他の動作によって実現されてもよい。また、本発明の撮像装置の空間フィルタは、１または複数の複屈折板を有し、全ての複屈折板のうちの少なくとも１枚が基準軸線を中心に角変位され、かつ、角変位される複屈折板のうちの少なくとも１枚が基準軸線に垂直な基準平面に対して傾斜しているならば、上述の第１〜第７空間フィルタに限らず、他の構成であってもよい。また、２枚以上の複屈折板を前記基準平面に対して傾斜させる場合、各複屈折板と前記基準平面との成す角度は、各複屈折板毎に変えても良いが、傾斜させる全ての複屈折板それぞれと前記基準平面とのなす角度を等しくしておくことが好ましい。これは、傾斜される全ての複屈折板の撮像装置への取付けが容易になるからである。またこれは、各複屈折板と前記基準平面との成す角度が、前記角度を等しくしない場合と比較して、最も小さくすることができるので、複屈折板の傾斜に起因する画像の劣化等を、抑えることができるからである。
【０１０８】
また、本発明の撮像装置では、複屈折板を角変位させる角度、すなわち基準角度は、１８０度であることが好ましい。これは、以下の２つの理由からである。
【０１０９】
第１の理由は以下のとおりである。ＣＣＤイメージセンサが搭載された撮像装置に用いられる複屈折板は、一般的に、水晶を用いている。水晶を用いた複屈折板は高価になり易いので、現在市販されている前記複屈折板の形状は、図２２に示すように、両端が半径ｒの円弧になった略長方形になっている。本発明の撮像装置において複屈折板を９０度角変位させる場合、前記複屈折板の形状は、円形、または、図２３に示すような略十字形にする必要があると考えられる。本発明の撮像装置において複屈折板を１８０度角変位させる場合、前記複屈折板の形状を光軸２２を基準とする左右対称の形状にすることができるので、前記複屈折板の形状は図２２に示す略長方形でも良いと考えられる。したがって、前記基準角度が１８０度である場合、本発明の撮像装置の複屈折板に、前記市販されている複屈折板を流用することができる。また、図２２の複屈折板は、円形の複屈折板および図２３の複屈折板と半径ｒを等しくするならば、前記円形の複屈折板および図２３の複屈折板よりも面積を小さくすることができる。これらのことから、本発明の撮像装置の製造コストの増加を抑えることができるので、前記基準角度は１８０度であることが好ましいのである。
【０１１０】
第２の理由は以下のとおりである。図２４（Ａ），図２５（Ａ）は、複屈折板が角変位される角度、すなわち前記基準角度が１８０度および９０度であり、かつ、角変位される複屈折板の傾斜角度が０度である場合の、複屈折板が角変位される前の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路１００，１０１の位置を、それぞれ示す。前記場合には、複屈折板が角変位された後の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路は、前記光路１００，１０１と等しい。２点鎖線で示す仮想矩形１０２は、１辺の長さが、撮像面４１の画素４２の配列のピッチＰの半分（Ｐ／２）である正方形である。図２４（Ａ），（Ｂ）では、仮想矩形１０２の中心が光路１００と一致させてあり、図２５（Ａ），（Ｂ）では、仮想矩形１０２の右上の頂点が光路１０１と一致させてある。
【０１１１】
前記空間フィルタ内の角変位される複屈折板のうちの少なくとも１枚が、前記基準角度に応じて、複屈折板が角変位される前の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路と、複屈折板が角変位された後の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路との距離が、ピッチＰの√２分の１になるように、傾斜されたと仮定する。基準角度が１８０度である場合、複屈折板が角変位される前の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路１０３と、複屈折板が角変位された後の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路１０４とは、図２４（Ｂ）に示すように、仮想矩形１０２の隣合わない２つの頂点に、位置する。この場合、前記光路１００と光路１０３，１０４との距離は、それぞれピッチＰの４分の√２倍（Ｐ√２／４）である。基準角度が９０度である場合、複屈折板が角変位される前の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路１０５と、複屈折板が角変位された後の空間フィルタ通過後の被写体からの光の光路１０６とは、図２５（Ｂ）に示すように、仮想矩形１０２の隣合わない２つの頂点に、位置する。この場合、前記光路１０１と光路１０５，１０６との距離は、それぞれピッチＰの半分である。
【０１１２】
この結果、基準角度が１８０度である場合の前記光路１０１と光路１０３，１０４との距離は、基準角度が９０度である場合の前記光路１０１と光路１０５，１０６との距離よりも、短くなる。すなわち、基準角度が１８０度である場合のほうが、基準角度が９０度である場合よりも、複屈折板の傾斜に起因する光路のずれが小さい。したがって、基準角度が１８０度である場合の複屈折板の傾斜角度は、基準角度が９０度である場合の複屈折板の傾斜角度よりも小さいと考えられる。以上のことから、複屈折板の角変位の前後の空間フィルタ通過後の光路のずれが予め定められるならば、基準角度が１８０度である場合、複屈折板の傾斜角度を最も小さくすることができると予想される。これによって、基準角度が１８０度である場合、本発明の撮像装置で生成される出力画像信号が表す出力画像において、複屈折板の傾斜に起因する画質の低下を、最も小さくすることができるのである。
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、撮像装置は、空間フィルタ内の少なくとも１枚に複屈折板と光学系の光軸との位置関係が、イメージシフト手段によって変化される。これによって、前記少なくとも１枚の複屈折板は、イメージシフトのための屈折板を兼ねる。これによって、本発明の撮像装置は、従来技術の撮像装置よりも小型化および軽量化することができ、かつ、従来技術の撮像装置よりも組立てコストを低減化することができる。
【０１１４】
また前記空間フィルタは、前記少なくとも１枚の複屈折板と前記光軸との位置関係の変化に拘わらず、常に予め定める空間周波数特性を保つ。ゆえに、前記撮像装置の撮像素子は、常に適性な空間周波数特性の空間フィルタを通して、被写体を撮像することができる。
【０１１５】
さらにまた本発明によれば、前記少なくとも１枚の複屈折板は前記光軸に垂直な基準平面に対して予め傾斜されており、前記イメージシフト手段は、前記少なくとも１枚の複屈折板を光軸に平行な軸線まわりに角変位させる。これによって撮像装置におけるイメージシフトの精度を向上させることができる。
【０１１６】
また本発明によれば、傾斜された前記少なくとも１枚の複屈折板と前記基準平面とのなす角度および方向は、該複屈折板の角変位に伴って、空間フィルタ通過後の光の光路が、撮像素子の画素の配列ピッチの√２分の１だけ、前記画素の対角線に平行な方向にずれるように、定められる。これによって、前記撮像装置の利便性が向上される。
【０１１７】
さらにまた本発明によれば、前記イメージシフト手段は、前記全ての複屈折板のうちの角変位させるべき前記１または複数の複屈折板を、１８０度角変位させる。これによって、前記複屈折板の傾斜に拘わる画像の画質の低下を、最も小さくすることができる。またこれによって、前記撮像装置の製造コストの増加を、抑えることができる。
【０１１８】
また本発明によれば、前記全ての角変位させるべき複屈折板のうちの複数の複屈折板が前記基準平面に対して傾斜している場合、前記複数の複屈折板それぞれと前記基準平面がなす角度は、相互に等しい。これによって、前記撮像装置の組立て時の前記傾斜させるべき複数の複屈折板の角度調整が、容易になる。また、収差に起因する前記画像の画質の低下を、小さくすることができる。
【０１１９】
さらにまた本発明によれば、前記空間フィルタは、傾斜された前記１または複数の複屈折板が角変位されたか否かに拘わらず、常に予め定める空間周波数特性を保つことができる。ゆえに、前記撮像素子は、常に適性な空間周波数特性の空間フィルタを通して、被写体を撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である撮像装置２０の構成を示すブロック図である。
【図２】撮像装置２０の撮像素子２６の撮像面４１の構成を示す図である。
【図３】撮像装置２０の第１空間フィルタ２４の第１および第２状態を示す図である。
【図４】撮像装置２０の複屈折板駆動部２５の具体的な構成を示す図である。
【図５】撮像面４１に結像される被写体像の位置を示す図である。
【図６】撮像装置２０で生成される出力画像信号が表す出力画像を示す図である。
【図７】第１状態の第１空間フィルタ２４内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図８】第１状態の第１空間フィルタ２４の光の分離状態を示す図である。
【図９】第１状態の第１空間フィルタ２４の最終的な光の分離状態を示す図である。
【図１０】第２状態の第１空間フィルタ２４内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図１１】第２状態の第１空間フィルタ２４の光の分離状態を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態である撮像装置内の第２空間フィルタ８１の第１および第２状態を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態である撮像装置内の第３空間フィルタ８３の第１および第２状態を示す図である。
【図１４】本発明の第４実施形態である撮像装置内の第２状態の第４空間フィルタ内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図１５】第２状態の第４空間フィルタの光の分離状態を示す図である。
【図１６】本発明の第５実施形態である撮像装置内の第２状態の第５空間フィルタ内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図１７】第２状態の第５空間フィルタの光の分離状態を示す図である。
【図１８】本発明の第６実施形態である撮像装置内の第２状態の第６空間フィルタ内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図１９】第２状態の第６空間フィルタの光の分離状態を示す図である。
【図２０】本発明の第７実施形態である撮像装置内の第２状態の第７空間フィルタ内の第１〜第３複屈折板３３〜３５の光学軸方向ｑ１〜ｑ３のｘｙ平面への投影像の方向の位置関係を示す図である。
【図２１】第２状態の第７空間フィルタの光の分離状態を示す図である。
【図２２】本発明の第１〜第７実施形態の撮像装置において、複屈折板を角変位する基準角度が１８０度である場合に使用可能な、現在市販されている複屈折板の形状を示す図である。
【図２３】本発明の第１〜第７実施形態の撮像装置において、複屈折板を角変位する基準角度が９０度である場合に使用される複屈折板の形状を示す図である。
【図２４】本発明の第１〜第７実施形態の撮像装置において、空間フィルタ通過後の光の光路の、複屈折板の傾斜角度に起因するずれを説明するための図である。
【図２５】本発明の第１〜第７実施形態の撮像装置において、空間フィルタ通過後の光の光路の、複屈折板の傾斜角度に起因するずれを説明するための図である。
【図２６】従来技術の撮像装置の構造を説明するための図である。
【符号の説明】
２０  撮像装置
２２  光軸
２３  レンズ
２４  第１空間フィルタ
２５  複屈折板駆動部
２６  撮像素子
３３  第１複屈折板
３４  第２複屈折板
３５  第３複屈折板
３７  基準平面
８１  第２空間フィルタ
８３  第３空間フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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