(57)【要約】【課題】高解像の画像取得を確実に行える撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像素子１と、前記撮像素子の光の入射側前面に配置される光学素子と、前記光学素子を駆動させ前記撮像素子に入射する物体からの光の光軸を所定量シフトするシフト手段２２と、前記シフト手段でシフトされ前記撮像素子で取得される各シフト量でシフトされた複数の画像を記憶する記憶手段２３と、前記記憶手段に記憶された前記画像のｎ番目の画像とｎ−１番目の画像とのシフト量が前記所定量か否かを判定する判定手段２４と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記各シフト量の画像を再取得するか前記各シフト量の画像を使用するかを制御する制御手段２７と、前記判定手段により前記シフト量が所定量であると判断された場合、前記記憶手段に記憶された画像を用いて合成画像を形成する画像合成手段２５と、を具備する撮像装置。【選択図】図２
2009152879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子の光の入射側前面に配置される光学素子と、
前記光学素子を駆動させ前記撮像素子に入射する物体からの光の光軸を所定量シフトするシフト手段と、
前記シフト手段でシフトされ前記撮像素子で取得される各シフト量でシフトされた複数の画像を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記画像のｎ番目の画像とｎ−１番目の画像とのシフト量が前記所定量か否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき、前記各シフト量の画像を再取得するか前記各シフト量の画像を使用するかを制御する制御手段と、
前記判定手段により前記シフト量が所定量であると判断された場合、前記記憶手段に記憶された画像を用いて合成画像を形成する画像合成手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記記憶装置に記憶された前記各シフト量それぞれの画像の各画素における輝度信号の差分を算出し、前記差分が閾値内に有るか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記シフト手段は、前記撮像素子の入射光側に配置された平行平板ガラスと、
前記平行平板ガラスを前記光軸に対して傾斜させる傾斜手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記傾斜手段は、輪帯状のカムリングを有し、
前記カムリングを前記光軸周りに回転させる駆動手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素シフト画像を取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影光学系の光軸と撮像素子との相対位置を平行平板ガラスを傾斜させることで微小に変化させ、その各々の位置での画像を取得することで見かけの画素数を増加させて解像度を向上させる撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−２５５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の撮像装置では、相対位置をシフトさせる平行平板ガラスの傾斜が所定量傾斜せず、取得した各画像のシフト量が所定のシフト量になっていない場合、シフトされた各画像を画像合成してこれをモニタに表示し観察するまで取得した画像のシフト量異常の有無が分からず高解像の画像取得に失敗すると言う問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、高解像の画像取得を確実に行える撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、撮像素子と、前記撮像素子の光の入射側前面に配置される光学素子と、前記光学素子を駆動させ前記撮像素子に入射する物体からの光の光軸を所定量シフトするシフト手段と、前記シフト手段でシフトされ前記撮像素子で取得される各シフト量でシフトされた複数の画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記画像のｎ番目の画像とｎ−１番目の画像とのシフト量が前記所定量か否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき、前記各シフト量の画像を再取得するか前記各シフト量の画像を使用するかを制御する制御手段と、前記判定手段により前記シフト量が所定量であると判断された場合、前記記憶手段に記憶された画像を用いて合成画像を形成する画像合成手段と、を具備することを特徴とする撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高解像の画像取得を確実に行える撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態にかかる撮像装置について図面を参照しつつ説明する。
【０００８】
図１は、実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。図２は、図１の撮像装置の構成ブロック図である。
【０００９】
図１において、撮影光学系１０１により撮像される被写体側を撮像装置１００の前方と呼ぶ。撮像装置１００の筐体７は、図示しないネジにより筐体３に固定され、撮像装置１００の内側方向で筐体７にネジ１２で螺着された回路基板２が設けられ、この回路基板２に撮像素子１が実装されている。また、回路基板２には、撮像素子１を駆動する撮像素子駆動回路２０（図２参照）が実装されている。
【００１０】
また、筐体３の前方には、撮像素子１に光Ｌを導入する光学窓が開口し、この開口に光学フィルタ４が装着され、その前方にレンズマウント６が図示しないネジにより筐体３に固定されている。光学フィルタ４は、赤外カットフィルターであり、所定波長を越える長い波長の光をカットする。
【００１１】
撮像素子１と光学フィルタ４の問には、画素ずらし装置を構成する光学素子である平行平板ガラス５と平行平板ガラス５を傾斜移動させるための変位機構である、ガラスホルダ８、段差カム付きギア９、すべり軸受１０、及び変位機構駆動部２２（図２参照）であるギア付きモータ１１が配置されている。段差カム付きギア９は、すべり軸受１０ａ、すべり軸受１０ｂに挟まれ、回転可能な形で、すべり軸受１０とともに筐体３に固定されている。
【００１２】
また、段差カム付きギア９は、ギア付きモータ１１を外周のギア部分に組み合わされ、回転駆動されている。
【００１３】
ガラスホルダ８は、平行平板ガラス５に接着固定された状態で、段差カム付きギア９の段差カム部に接触保持され、段差カム付きギア９の回転により、段差位置に応じた姿勢に移動する。これにより、平行平板ガラス５は、光Ｌに対して、ヨーイング、及びピッチング方向に傾斜移動を行うことが可能になっており、撮像素子１で撮像される画像を水平方向(Ｘ軸方向)及び垂直方向(Ｙ軸方向)の２次元方向に画素ずらしを行うことができる。
【００１４】
図２において、撮像素子１は、回路基板２を介して、電荷の蓄積と読み出し走査を制御する撮像素子駆動回路２０によって駆動されていて、時分割された画像データが信号処理部２１を通じて出力される。この画像が画像バッファメモリ部２３に記憶される。
【００１５】
撮像装置１００は、撮影光学系１０１により撮像素子１で撮像される画像を水平方向(Ｘ軸方向)及び垂直方向(Ｙ軸方向)に所定の画素ずらし量で２次元の画素ずらし動作を制御する変位機構駆動部２２によって駆動されている。変位機構駆動部２２は、制御装置２７により撮像素子駆動回路２０とタイミングを合わせて、画素ずらし動作と撮像動作とを交互に行っている。
【００１６】
画像バッファメモリ部２３には、画素ずらし画像が順次記憶され、この画像は画素ずれ量判断部２４に順次転送される。さらに画像合成部２５に転送され、画像合成動作を開始するが、このとき、画素ずれ量判断部２４で、画素ずれ量が所定の画素ずらし量であって適切と判断されれば、所定枚数の画素ずらし画像による画像合成動作をそのまま行う。
【００１７】
一方、画素ずれ量判断部２４は、画素ずらし量が所定画素ずらし量に対して不適切と判断した際、画像合成動作は行わず、制御装置２７にその旨のフィードバックを行う。制御装置２７はこの結果を受けて、撮像素子駆動回路２０と変位機構駆動部２２に再撮影指令を発すると共に、当該画素ずらし画像の画像合成部２５への転送を中止する。
【００１８】
画素ずれ量判断部２４では、ｎ番目の画素ずらし画像とｎ−１番目の画素ずらし画像の差分を計算し、差分が所定の画素ずらし量、及び許容誤差範囲に入るか否かにより判断する。画素ずれ量判断部２４の動作については後述する。
【００１９】
画像合成部２５では、所定の画素ずらし量の所定の枚数の画素ずらし画像が合成され、合成画像は表示モニター２６に表示され観察者により観察される。
【００２０】
図２において、信号処理部２１、画像バッファメモリ部２３、画素ずれ量判断部２４、制御装置２７、及び画像合成部２５は、回路基板２に搭載されていても良いし、信号処理部２１、画像バッファメモリ部２３、画素ずれ量判断部２４、制御装置２７、及び画像合成部２５は、撮像装置１００とは別の装置として構成しても良い。
【００２１】
次に、画素ずれ量判断部２４の動作について図３を参照しつつ詳説する。
【００２２】
図３は、画素ずれ量判断部２４の制御フローチャートである。画像合成部２５において、画像合成対象となる画素ずらし画像のうちｎ番目の画像を撮像し画像バッファメモリ部２３から画素ずれ量判断部２４に転送される（ステップＳ１）。
【００２３】
画素ずれ量判断部２４に転送された画像が２枚以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００２４】
画素ずれ判断部２４では、画像バッファメモリ２３から転送されたｎ−１番目の画像に対して、画素のずらし量(所定値)を相殺した状態になるように２つの画像の画素位置を位置決めし、画素ごとでの輝度値の差分を求める（ステップＳ３）。
【００２５】
ステップＳ３で演算した画素において、輝度値の差分が閾値以下であれば適切、閾値以上であれば不適切と判断する（ステップＳ４）。
【００２６】
差分の閾値が適切と判断した後、画素ずらし画像が所定の枚数取得されたか否かを判定し、所定の枚数に達していない場合は、ステップＳ１にジャンプし、所定の枚数に達している場合は、ステップＳ７にジャンプする（ステップＳ６）。
【００２７】
ステップＳ６で、画素ずらし画像が所定撮影枚数に達していれば、画像合成手段２５で画像合成動作を実行する（ステップＳ７）。
【００２８】
ステップＳ４で画素ずらし画像がひとつでも不適切と判断されたら、画像合成動作は行わず、制御装置２７は再撮影指令を発生する（ステップ５）。
【００２９】
以上のステップで、画素ずらし量が所定量ずらされた画素ずらし画像による合成画像が取得できる。また、一つでも画素ずらし量が所定の量からずれている画素ずらし画像がある場合には、再撮影を行い、所定の画素ずらし画像の取得をする。この結果、画素ずらし量のずれの無い画素ずらし画像による合成画像を取得することができる。
【００３０】
なお、本画素ずれ量判断部２４に使用される画像は、元の画像の全体の差分を計算するように構成しても良いし、もとの画像の一部の差分を計算するように構成してもかまわない。いずれを用いるかは、処理時間と判断精度との兼ね合いによる。
【００３１】
以上述べたように、本実施の形態にかかる撮像装置によれば、取得した画素ずらし画像のシフト量の適、不適を画像合成する前に判定することができ、シフト量の不適切な画像による画像合成を防止でき、高解像度の画像を合成取得することができる。
【００３２】
また、画素ずらし画像を取得するシフト量の適、不適を画素ずらし画像の取得中に判定することができるため、不適の際の再取得がすぐに実行できるので、画像取得のタイミングを失することを防止することができる。
【００３３】
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施の形態にかかる撮像装置の断面図である。
【図２】図１の撮像装置の構成ブロック図である。
【図３】画素ずれ量判断部２４の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１      撮像素子
２      回路基板
３      筐体
４      光学フィルタ
５      平行平板ガラス
６      レンズマウント
７      筐体
８      ガラスホルダ
９      段差カム付ギア
１０    すべり軸受
１１    ギア付モータ
１２    ネジ
２０    撮像素子駆動回路
２１    信号処理回路
２２    変位機構駆動部
２３    画像バッファメモリ
２４    画素ずれ量判断部
２５    画像合成部
２６    表示モニター
２７    制御装置
１００  撮像装置
１０１  撮影光学系
【図１】
2009152879.tif 000003
【図２】
2009152879.tif 000004
【図３】
2009152879.tif 000005