DE69528915T2

DE69528915T2 - Bildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69528915T2
Application number: DE69528915T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Fujiwara; Shigeo Ogura; Nobuhiro Takeda; Hiroyuki Wada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2015-02-22
Also published as: US6734903B1; EP0669757A3; DE69528915D1; EP0669757A2; EP0669757B1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmevorrichtung, und insbesondere auf eine hochauflösende Bildaufnahmevorrichtung, die einen Bildsensor verwendet, wie beispielsweise eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD).
Kürzlich durch Fortschritte entwickelte Bildsensoren, wie beispielsweise mit einer ladungsgekoppelten Einrichtung (CCD), haben eine hohe Bildqualität, einen geringen Preis und eine kleine Größe der Bildaufnahmevorrichtung erreicht, beispielsweise kompakte Heimvideokameras und Stehbildvideokameras. Folglich kann eine befriedigende Bildqualität erzielt werden durch eine Fernsehnorm beispielsweise nach NTSC. Darüber hinaus wird in Videokameras eine Korrektur des Kameraverwackelns und dergleichen laufend ausgeführt, und dies verbessert weiterhin die Bildqualität dynamischer Bilder.
Ein Kameraverwackeln ist ein Phänomen, bei dem photographierte Bilder vertikal und horizontal verschoben werden, während ein Anwender mit der Videokamera in seinen Händen das Photographieren ausführt, weil die Hände oder der Körper des Anwenders sich leicht bewegen, unabhängig von der Absicht des Benutzers. Solchermaßen photographierte Bilder sind für den Betrachter sehr unerfreulich, wenn diese auf einem Fernsehmonitor oder dergleichen wiedergegeben werden.
Um dieses Kameraverwacklungsphänomen zu vermeiden, machen herkömmliche Videokameras Gebrauch von beispielsweise einem Prisma mit variablem Winkel (wird nachstehend als "VAP" bezeichnet).
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 410 419 offenbart eine Photographiervorrichtung, die ein Feststellmittel hat, um das Verwackeln des Photographiergerätes zu erkennen, und ein Ablenkmittel, um ein optisches Bild auf der Grundlage des vom Feststellmittel festgestellten Signals zu korrigieren, womit unstetige Bilder vermieden werden.
Ein praktisches Beispiel einer Anordnung einer herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung, die über ein VAP verfügt, um das Kameraverwackeln zu korrigieren, ist nachstehend anhand Fig. 14 beschrieben.
In Fig. 14 ist ein VAP 104 aufgebaut durch Kopplung zweier Glasplatten 104a und 104b über ein balgenförmiges Federglied 104c und durch Versiegeln einer optisch transparenten Flüssigkeit 104d im Raum, der die zwei Glasplatten 104a und 104b und das Federglied 104c umgibt. Wellen 104e und 104f, die auf den Glasplatten 104a und 104b vorgesehen sind, sind mit einem Stellglied 103 zum Horizontalantrieb beziehungsweise mit einem Stellglied 108 zum Vertikalantrieb verbunden. Die Glasplatte 104a dreht sich folglich horizontal und die Glasplatte 104b wird vertikal gedreht.
Angemerkt sei, daß das VAP 104 in der japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Nr. JPA-2-124518 beschrieben ist und so wird eine detaillierte Beschreibung dieses Dokuments hier fortgelassen.
Ein Horizontalwinkelgeschwindigkeitssensor 101 stellt eine Winkelgeschwindigkeit fest, die verursacht wird durch eine Horizontalbewegung der Bildaufnahmevorrichtung, die aus dem Kamerawackeln oder dergleichen resultiert. Eine Steuereinheit 102 führt eine Rechenoperation für das Feststellsignal aus dem Winkelgeschwindigkeitssensor 101 fest, so daß die Horizontalbewegung der Bildaufnahmevorrichtung korrigiert wird, und stellt fest und liefert eine Beschleunigungskomponente an das Stellglied 103. Dieses Stellglied 103 steuert die Glasplatte 104a vom VAP 104 horizontal an.
Der Drehwinkel der Glasplatte 104a, der sich horizontal vom Stellglied 103 drehen läßt, wird festgestellt von einem Winkelsensor 105. Die Steuereinheit 102 führt eine Rechenoperation für diesen festgestellten Drehwinkel fest und liefert das Ergebnis an das Stellglied 103.
Ein Vertikalwinkelgeschwindigkeitssensor 106 stellt eine Winkelgeschwindigkeit fest, die verursacht wird durch eine Horizontalbewegung der Bildaufnahmevorrichtung, die aus dem Kameraverwackeln oder dergleichen resultiert. Eine Steuereinheit 107 führt eine Rechenoperation für das Feststellsignal aus dem Winkelgeschwindigkeitssensor 106 fest, so daß diese Vertikalbewegung der Bildsensorvorrichtung korrigiert wird, und stellt fest und liefert eine Beschleunigungskomponente an das Stellglied 108. Das Stellglied 108 steuert die Glasplatte 104b vom VAP 104 vertikal an.
Der Drehwinkel der Glasplatte 104b, der vom Stellglied 108 vertikal gedreht wird, wird festgestellt von einem Winkelsensor 109. Die Steuereinheit 107 führt eine Rechenoperation bezüglich dieses festgestellten Drehwinkels aus und liefert das Ergebnis an das Stellglied 108.
Das optische Bildaufnahmesystem 110 erzeugt ein Bild eines Gegenstands, der zu photographieren ist, auf einem Bildsensor 111. Dieser Bildsensor 111 ist beispielsweise aus einer CCD aufgebaut. Die zweidimensionale Halbleiter-CCD wird in der herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung wie in einer Videokamera verwendet. Ein Ausgangssignal aus dem Bildsensor 111 wird abgegeben an ein Aufzeichnungsgerät oder durch eine Signalverarbeitungsschaltung (nicht dargestellt) an einen Fernsehmonitor.
In der herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung, die diese oben beschriebene Anordnung hat, werden die Horizontal- und Vertikalwinkelgeschwindigkeiten festgestellt, die durch Kameraverwackeln verursacht sind. Auf der Grundlage der festgestellten Winkelgeschwindigkeiten bewegen die Stellglieder das VAP sowohl horizontal als auch vertikal, um eintreffendes Licht abzulenken, wodurch eine Steuerung ausgeführt wird, so daß sich das Bild auf einem zu photographieren Gegenstand nicht auf der Bildaufnahmeebene des Bildsensors bewegt. Folglich wird das Kameraverwackeln korrigiert.
Mit der neuerlichen Verbreitung von Bildaufnahmegeräten ist andererseits der Bedarf für eine höhere Bildqualität aufgekommen. Um dieser Forderung zu genügen, wird versucht, die Anzahl von Pixeln auf einem Bildsensor zu erhöhen, wie beispielsweise auf einer CCD in einer Bildaufnahmevorrichtung, oder eine Hochgeschwindigkeits-I/O-Vorrichtung oder eine Bildinformationskomprimier-/-dekomprimiervorrichtung zu schaffen.
Die Anzahl von Pixeln einer herkömmlichen zweidimensionalen CCD im Halbkörperzustand beträgt beispielsweise im Normalfall 400 000, und die Anzahl von Pixeln einer hochauflösenden CCD beträgt meist 2 000 000. Diese Pixelzahlen sind laufend verfügbar und unbefriedigend, um eine hinreichende Auflösung für die Bilder, für Ausdrucke und Computergraphiken zu erreichen, die auf großen Bildschirmen zur Anzeige kommen sollen.
Folglich gibt es die folgenden Verfahren als Verfahren des Realisierens einer Hochbildqualität mit einer beschränkten Anzahl von Pixeln eines Bildsensors.
(1) Ein Verfahren, bei dem ein Bild eines zu photographierenden Gegenstands eingeteilt wird durch ein Prisma und photographiert wird durch eine Vielzahl von Bildsensoren, wie in einigen gegenwärtig verfügbaren Videokameras und Rekordern zu finden ist.
(2) Ein Verfahren, wie es vorgeschlagen ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer JPA60- 250789, bei dem eine Bildzone eines optischen Photographiersystems aufgespaltet wird beispielsweise durch ein sekundäres optisches Bildsystem, und die individuellen aufgespalteten Zonen werden photographiert von einer Vielzahl von Bildsensoren, um diese dann zusammenzusetzen.
(3) Ein Verfahren der Pixelverschiebung ist beispielsweise vorgeschlagen worden in den japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern JPB 50-013052/ JPA 52-135212 und JPA 55-130284. Bei diesem Verfahren ist ein Element zum Aufspalten eines Lichtstrahls, wie ein dichroitischer Spiegel oder ein Halbspiegel, vorgesehen, der auf der Seite der Bildebene eines optischen Bildsensorsystems angeordnet ist, und eine Vielzahl von Bereichssensoren sind angeordnet, um jeweils eine Verschiebung gegeneinander entsprechend einem Halbpixelabstand oder weniger zu bewirken. Bei diesem Verfahren ist es möglich, aus einer Vielzahl sich ergebender Bilder Informationen zu gewinnen, die Pixel in einer Anzahl enthalten, die großer ist als die Anzahl von Pixeln der Bereichssensoren. Auch wird in "Highvision 2/3-inch compact CCD camera using dual green method" in Japanese Television Society magazine, "Image Information Engineering and Broadcasting Technology", Band 47, Nr. 2, 1993, und NHK Laboratories Note, Dezember 1992, Nr. 410, Tokyo, Japan "An HDTV 2/3-Inch CCD Hand-Held Camera", K. Mitani et al. über ein Verfahren berichtet, bei dem zwei von drei CCD zum Aufnehmen getrennter Lichtstrahlen aus einem trichromatischen Trennungsprisma so angeordnet, daß deren Pixel gegeneinander verschoben werden. Bei diesem Verfahren wird der zu photographierende Gegenstand mit dieser Pixelschiebeanordnung photographiert.
(4) Die japanische Patentveröffentlichung Nr. JPA 51-090227 oder Nr. JPA 55-154883 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Pixelverschieben ausgeführt wird durch Bewegen der Stelle einfallenden Lichts auf einen Bildsensor relativ zu diesem Bildsensor synchron mit der Lesezeitvorgabe eines ausgegebenen elektrischen Signals vom Sensor. Dies wird bewerkstelligt beispielsweise durch Einfügen eines zweifachbrechenden Polarisationselements in ein optisches Photographiersystem und durch Steuern des Elements. Durch periodisches Photographieren der resultierenden Bilder ist es möglich, eine Information zu gewinnen, die Pixel in einer größeren Anzahl enthält als die Anzahl von Pixeln des Bildsensors. Forschung und Entwicklung dieses Pixelschiebeverfahrens werden bis heute intensiv betrieben.
Wie zuvor beschrieben, sind die Funktion zur Verhinderung des Kameraverwackelns und die Funktion zur Auflösungserhöhung in herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtungen entwickelt worden. Unglücklicherweise werden bei diesen herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtungen die Funktion zur Verhinderung des Kameraverwackelns und die Funktion zur Auflösungserhöhung unabhängig voneinander ausgeführt. Folglich müssen die herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtungen unabhängige Anordnungen enthalten, um die beiden Funktionen zu besitzen. Somit ist es folglich schwierig, eine Bildaufnahmevorrichtung, die diese beiden Funktionen besitzt, kostengünstig und in kleiner Form herzustellen.
In einer herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung, die eine hohe Auflösung realisiert unter Verwendung des Pixelschiebeverfahrens, wie es zuvor beschrieben wurde, können sich darüber hinaus diese Pixelverschiebefunktion und verschiedene andere automatische Einstellfunktionen der Bildaufnahmevorrichtung gegenseitig stören, wodurch Funktionsfehler verursacht werden. Wenn eine Pixelverschiebung ausgeführt wird durch leichtes Vibrieren einer Fokussierlinsengruppe oder eines Bildsensors in der Richtung der optischen Achse, während beispielsweise eine automatische Fokussiereinrichtung in Betrieb ist und ein TV-Signal-AF (Autofocus) verwendet, kann kein stabiles Spitzenwertausgangssignal im Leuchtdichtesignal erzielt werden. Dies verschlechtert die ursprüngliche Leistungsfähigkeit der automatischen Fokussiereinrichtung. Wenn ein Pixelverschieben erfolgt, während eine andere automatische Einstelleinrichtung arbeitet, führt dies in einigen Fällen zu unscharfen Bildern oder überbelichteten Bildern. Wenn ein Pixelverschieben ausgeführt wird während des Zoomens, kann darüber hinaus der Bewegungsumfang der Position einfallenden Lichts auf einen Bildsensor nicht konstant gehalten werden. Folglich wird es unmöglich, eine befriedigende Bildqualität zu erzielen.
Da ein Pixelverschieben erfolgt, obwohl keine befriedigende Wirkung zu erwarten ist, ist die Funktion der Auflösungserhöhung nicht erforderlich und verbraucht Extrastrom. Dies ist insbesondere ein schwerwiegendes Problem bei tragbaren Bildaufnahmevorrichtungen, die ihren Strom aus einer Batterie beziehen.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 395 913 offenbart eine Einrichtung, die hochaufgelöste Bilder von Gegenständen erzielt durch Synthetisieren einer Anzahl von Bildern vom Gegenstand, der gewonnen wird durch Ausführen einer Pixelverschiebung mit einem Verstellmittel.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, die sowohl eine Funktion zur Vermeidung des Kameraverwackelns als auch eine Funktion zur Auflösungserhöhung bei einfacher Anordnung aufweist.
Nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine Bildaufnahmevorrichtung, mit:
einem Bilderzeugungsmittel, das ein optisches Bild eines Objektes erzeugt;
einem Bildabtastmittel, das das vom Bilderzeugungsmittel erzeugte optische Bild vom Objekt aufnimmt; und mit
einem Verschiebemittel, das das optische Bild vom Objekt relativ zum Bildabtastmittel versetzt;
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verschiebemittel betriebsbereit ist, in einem ersten Bildabtastmodus Vibrationen eines vom Bildabtastmittel aufgenommenen ersten Bildes zu korrigieren und in einem zweiten Bildabtastmodus eine Pixelverschiebung auszuführen, um ein zweites Bild mit einer höheren Auflösung als die Auflösung des ersten Bildes zu erzielen; und dadurch, daß
das Steuermittel zum Steuern des Umschaltens vom Verschiebemittel zwischen dem ersten und zweiten Bildabtastmodus vorgesehen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor angegeben ist, wird der erste oder zweite Bildaufnahmemodus ausgewählt, entweder willkürlich durch den Anwender oder automatisch. Wenn dynamische Bilder erforderlich sind, können folglich dynamische Bilder, die frei von Unschärfen sind, gewonnen werden durch Verschieben der relativen Positionen eines optischen Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand, das erzeugt wird durch ein optisches System, und durch einen Bildsensor um einen Umfang, durch den das Kameraverwackeln korrigiert wird. Wenn Hochauflösung erforderlich ist, werden die relativen Positionen des optischen Bildes vom durch das optische System und den Bildsensor erzeugten Gegenstand fein verschoben, um eine Vielzahl von Bildern zu photographieren, und diese Bilder werden zusammengesetzt.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist eine Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren ausgestattet ist mit:
einem Synthetisiermittel zum Erzielen eines zweiten Bildes im zweiten Bildabtastmodus durch Zusammensetzen einer Vielzahl optischer Bilder vom Objekt, gewonnen durch Ausführen einer Pixelverschiebung vom Verschiebemittel; und mit
einem Vibrationskorrekturmittel zum Erzielen eines ersten Bildes im ersten Bildaufnahmemodus durch Ausführen einer Vibrationskorrektur unter Verwendung des Verschiebemittels.
Nach der vorliegenden Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurde, kann die Auflösung zusätzlich zum Ausführen einer Vibrationskorrektur weiter erhöht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht eine Bildaufnahmevorrichtung vor, die in der Lage ist, die Auflösung weiter zu verbessern, in dem ein Bildsensor verwendet wird, der eine beschränkte Anzahl von Pixeln hat.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft, da sie eine Bildaufnahmevorrichtung bereitstellt, durch die ein Bildaufnahmemodus auswählbar ist, entweder willkürlich vom Anwender oder automatisch, und so ist es möglich, Bilder mit geringer Auflösung frei von Unscharfen, die durch Vibration, wie durch Kamerawackeln, verursacht werden können, und Bilder mit hoher Auflösung zu gewinnen. Da diese zwei Arten von Bildern erzeugt werden unter Verwendung einer gemeinsamen Anordnung, wird der Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung bedeutend vereinfacht.
Darüber hinaus wird genau bestimmt, ob die Funktion zur Auflösungserhöhung anzuwenden ist. Folglich ist die Stromsparwirkung verbessert, und die Funktion zur Auflösungserhöhung ist daran gehindert, einen unvorteilhaften Einfluß auf andere Funktionen der Vorrichtung auszuüben.
Da eine hohe Auflösung realisierbar ist durch Anwenden einer herkömmlichen Verhinderungsfunktion des Kameraverwackeln, kann ein größerer Umfang hochfrequenter Komponenten nachgewiesen werden. Dies ermöglicht eine genaue Scharf einstelloperation.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung deutlich, in der gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile in allen Figuren bedeuten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die beiliegende Zeichnung, die einen Teil der Beschreibung bildet, veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung und dient gemeinsam mit der Beschreibung der Erläuterung des Prinzips der Erfindung.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2A und 2B sind Ansichten, die die Beziehung zwischen einer Pixelanordnung und einem Bild und die Pixelanordnung eines hochauflösenden Bildes nach Synthese in einem zweiten Aufnahmemodus des ersten Ausführungsbeispiels zeigen;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4A und 4B sind Blockdiagramme, die die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 5A und 5C sind Ansichten zur Erläuterung einer Fokussierfeststellung gemäß einem TV-Signal-AF im dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Pixelverschiebe- Startbestimmungsverarbeitung im dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Zeitvorgabediagramm einer CCD-Ansteuerung im vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 ist eine Ansicht, die zeigt, wie die Lage eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand auf einem Bildsensor im vierten Ausführungsbeispiel verschoben wird;
Fig. 10 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem geneigten Winkel eines Lichtstrahls und dem verschobenen Umfang eines Bildes von einem Gegenstand im vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 11 ist eine Ansicht, die zeigt, wie ein Bild im fünften Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung verschoben wird;
Fig. 12 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung vom sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13A bis 13E sind Ansichten, die andere Mittel zum Ausführen des Pixelverschiebens im ersten bis sechsten Ausführungsbeispiel zeigen; und
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das die darstellende Anordnung einer herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEM AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachstehend detailliert anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die grundlegende Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 bedeuten dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 14, die ein herkömmliches Beispiel veranschaulicht, dieselben Teile, und eine detaillierte Beschreibung dieser ist hier fortgelassen.
Unter Bezug auf Fig. 1 bedeutet Bezugszeichen 151 eine Pixelzahlsteuerung 151. In einem Bildsensor 111 sind Lichtempfangsabschnitte individueller Pixel in zwei Richtungen angeordnet, in der X- und der Y-Richtung, mit einem Abstand, der größer ist als der Lichtempfangsabschnitt eines Pixels. Die relativen Positionen eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand in diesem Ausführungsbeispiel, die erzeugt werden von einem optischen Bildaufnahmesystem 110, und der Bildsensor 111 sind versetzt, und die Lage eines VAP 104 wird gewechselt, so daß die Lichtempfangsabschnitte der individuellen Pixel vom Bildsensor 111 offensichtlich einen lichtempfindlichen Abschnitt zwischen den Lichtempfangsabschnitten bedecken. Die Pixelzahlsteuerung 151 gibt ein Steuersignal zu dem Zwecke der Steuerung von Einheiten 102 und 107 ab. Auf der Grundlage des abgegebenen Steuersignals aus der Pixelzahlsteuerung 151 wird das VAP 104 von Stellgliedern 103 und 108 angesteuert.
Zur Verwendung des Bildaufnahmegerätes dieses Ausführungsbeispiels bestimmt ein Anwender zunächst die Betriebsart. Bezugszeichen 152 und 153 sind Modusschalter für diese Operation. Die Bildaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels hat einen ersten Bildaufnahmemodus, bei dem die Kameraverwackelverhinderung ausgeführt wird, obwohl die Auflösung relativ niedrig ist, und eine zweiten Bildaufnahmemodus, bei dem die Auflösung relativ hoch ist, aber keine Kameraverwackelverhinderung ausgeführt wird. Jeder dieser Modusschalter 152 und 153 ist in einer Position a im ersten Bildaufnahmemodus und bei einer Position b im zweiten Bildaufnahmemodus geschlossen. Im ersten Bildaufnahmemodus wird das VAP 104 so gesteuert, daß eine Unschärfe korrigiert wird, die durch Vibration einer solchen Kamera verursacht wird, auf der Grundlage einer Horizontal- und Vertikalwinkelgeschwindigkeitsinformation (Beschleunigungsinformation). Im zweiten Bildaufnahmemodus wird andererseits das VAP 104 so gesteuert, daß die Anzahl von Pixeln angemessen erhöht wird, das heißt, die Lichtempfangsabschnitte der Pixel bedecken offensichtlich die lichtempfindliche Zone zwischen den Lichtempfangsabschnitten.
Ein analoges Signal, gewonnen durch den Bildsensor 111, wird von einem A/D-Umsetzer 154 umgesetzt in ein Digitalsignal und wird angelegt an eine Abtastumsetzeinheit 155, die die Bildspeicher 156a bis 156d enthält. Im ersten Bildaufnahmemodus arbeitet die Abtastumsetzeinheit 155 nicht. Das heißt, das digitale Bildsignal wird immer beispielsweise in den Bildspeicher 156a eingeschrieben und wird in intakter Weise über den Datenwähler 157 ausgegeben. Im zweiten Bildaufnahmemodus speichert andererseits die Abtastumsetzeinheit 155 das ausgegebene digitale Bildsignal aus dem A/D-Umsetzer 154 teilweise in Bildspeichern 106a bis 106d unter Verwendung eines Verfahrens, das später detailliert zu beschreiben ist. Der Datenwähler 157 von der Abtastumsetzeinheit 155 gibt ein hochaufgelöstes Bild aus durch abwechselndes Lesen der Bildspeicher 156a bis 156d. Das Ausgangssignal, in dem die Anzahl von Pixeln erhöht ist durch die Abtastumsetzeinheit 155, wird abgegeben an eine Aufzeichnungseinheit 159, eine Monitoranzeige 160 oder an einen Drucker 161 durch eine Signalverarbeitungseinheit 158.
Einzelheiten des zweiten Bildaufnahmemodus zum Erzielen von Bildern hoher Auflösung ist nachstehend beschrieben. Fig. 2A und 2B sind Aufsichten, die jeweils in zeitserieller Weise eine relative Bewegung zwischen dem Lichtempfangsabschnitt vom Bildsensor 111 und einem Bild eines zu photographierenden Gegenstands in der Bildaufnahmevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels zeigen. Angemerkt sei, daß in den Fig. 2A und 2B angenommen ist, daß ein Bild eines zu photographierenden Gegenstands an einer Stelle feststehend ist. Fig. 2A ist eine Ansicht zur Erläuterung der Pixelanordnung im Lichtempfangsabschnitt des Bildsensors 111. In Fig. 2A besteht der Lichtempfangsabschnitt vom Bildsensor 111 aus N · M Pixeln, das heißt N Pixel in X-Richtung und M Pixel in Y-Richtung. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind einige dieser Pixel in Fig. 2A herausgenommen. Von diesen herausgenommenen Pixeln wird einem Gegenstandspixel eine Pixelzahl "1" gegeben, und dessen Lage ist durch die Koordinaten (i, j) aufgezeigt. Fig. 2B zeigt die Pixelanordnung, die man erhält durch Zusammensetzung, wenn der Datenwähler 157 die Bildspeicher 156a bis 156d abwechselnd ausliest.
Unter Bezug auf Fig. 2A wird das Gegenstandspixel im Lichtempfangsabschnitt relativ in der Reihenfolge von "1" → "2" → "3" → "4" für jedes Bild des Bildsensors 111 vom VAP 104 bewegt, der von den Stellgliedern 103 und 108 auf der Grundlage des Steuersignals aus der Pixelzahlsteuerung 151 angesteuert wird. Das heißt, das Gegenstandspixel wird um 1/2 des Abstands zwischen individuellen Lichtempfangsabschnitten verschoben. Die Bilder gemäß den Pixelpositionen "1" bis "4" in Fig. 2A werden als erstes bis viertes Bild angenommen, wobei die Bildperiode eines vom Datenwähler 157 synthetisierten Bildes angegeben wird durch die Summe von der Periode des ersten bis zum vierten Bild.
In allen Perioden des ersten bis vierten Bildes werden folglich die Bilddaten aus dem Bildsensor 111 nacheinander im zugehörigen Bildspeicher gespeichert. Die solchermaßen gespeicherten Daten werden ausgelesen vom Datenwähler 157 und letztlich aufgezeichnet, angezeigt oder gedruckt. Ein Bild, gewonnen als letztes Ausgangssignal zu dieser Zeit, wird in der in Fig. 2B gezeigten Weise zusammengesetzt. Unter Bezug auf Fig. 2B ist die Gesamtzahl an Pixel 2N · 2M, und Pixel, die während der individuellen zugehörigen Bildperioden durch die Positionen "1" bis "4" vom Gegenstandspixel photographiert wurden, sind an den Positionen (2i-1, 2i-j), (2i, 2j-1), (2i-1, 2j) und (2i, 2j) in Fig. 2A vorhanden. Das heißt, die Auflösung ist die doppelte, sowohl in X- als auch in Y-Richtung.
Die obige Erläuterung erfolgt unter der Annahme, daß ein zu photographierendes Gegenstandsbild in seiner Lage feststehend ist. Da in der Praxis ein Bild abgelenkt wird durch das VAP 104, wird die relative Lage des Bildes in Hinsicht auf den Bildsensor 111 versetzt.
Wie zuvor abgehandelt, enthält die Bildaufnahmevorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel den ersten Bildaufnahmemodus, bei dem Kameraverwackelverhinderung ausgeführt wird, obwohl die Auflösung niedrig ist, und den zweiten Bildaufnahmemodus, bei dem die Auflösung hoch ist, jedoch keine Kameraverwackelverhinderung erfolgt. Ein Anwender kann folglich in selektiver Weise hochauflösende Bilder und Bilder frei von Unscharfen erzielen und abgeben.
Auch ist es möglich, hochauflösende Bilder, die solchermaßen als dynamisches Bild photographiert sind, durch wiederholtes Ausführen des Photographieren im zweiten zuvor beschriebenen Aufnahmemodus auszuführen. Während des Photographierens im ersten Bildaufnahmemodus kann die Betriebsart des weiteren umgeschaltet werden auf den zweiten Bildaufnahmemodus lediglich für einen Zyklus vom ersten zum vierten zuvor erwähnten Bild. Dies ermöglicht es, ein Stehbild mit gewünschter hoher Auflösung zu bekommen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Nachstehend beschrieben ist das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 3 bedeuten dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 14, die ein herkömmliches Beispiel darstellt, dieselben Teile, und eine detaillierte Beschreibung dieser ist hier fortgelassen.
Unter Bezug auf Fig. 3 bedeutet Bezugszeichen 162 einen Bewegungsdetektor zum Feststellen der Bewegung eines zu photographierenden Gegenstands aus einem Signal, das gewonnen wird durch A/D-Umsetzung des Ausgangssignals aus dem Bildsensor 111. Ein Bewegungsfeststellverfahren in diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise das Verfahren sein, das in der genannten japanischen offengelegten Patentanmeldung mit der Nummer 1-98563 beschrieben ist. In diesem Verfahren werden eine Vielzahl von zu unterschiedlichen Zeiten photographierte Bilder verglichen in Einheiten feiner Blöcke, wodurch der Bewegungsvektor vom Gegenstand festgestellt wird. Natürlich ist es möglich, andere allgemein bekannte Verfahren der Bewegungsfeststellung anzuwenden.
Die Bildsensorverarbeitung im zweiten Ausführungsbeispiel mit der oben beschriebenen Anordnung ist nachstehend beschrieben. Hinsichtlich der Bildaufnahmevorrichtung vom ersten zuvor abgehandelten Ausführungsbeispiel hat die Bildaufnahmevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels einen ersten Bildaufnahmemodus zum Verhindern eines Kameraverwackelns und einen zweiten Bildaufnahmemodus zum Erzielen Bilder hoher Auflösung. Um einen Gegenstand unter Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels zu photographieren, sind Modusschalter 152 und 153 zuerst an ihren jeweiligen Positionen a geschlossen, um das Photographieren im ersten Bildaufnahmemodus auszuführen. Wenn der Bewegungsdetektor 162 bestimmt, daß sich der Gegenstand bewegt, führt die Bildaufnahmevorrichtung unmittelbar die Aufzeichnung, Anzeige oder dergleichen im ersten Bildaufnahmemodus in unveränderter Form aus.
Wenn andererseits der Bewegungsdetektor 162 feststellt, daß sich der Gegenstand nicht bewegt, werden die Modusschalter 152 und 153 an ihren jeweiligen Positionen b geschlossen, wodurch automatisch der Modus der Bildaufnahmevorrichtung auf den zweiten Bildaufnahmemodus umgeschaltet wird, um eine hohe Auflösung zu erhalten.
Im zweiten zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Photographiermodus automatisch umgeschaltet zwischen dem ersten und dem zweiten Modus gemäß dem Bewegungsumfang vom zu photographierenden Gegenstand. Dies ermöglicht es, das Photographieren im ersten Bildaufnahmemodus auszuführen, wenn sich ein Gegenstand bewegt, und im zweiten Bildaufnahmemodus, wenn sich ein Gegenstand nicht bewegt. Optimale Bilder lassen sich somit ständig erzielen.
Im obigen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird im zweiten Bildaufnahmemodus mit Hochauflösung die Anzahl von Pixeln mit derselben Vergrößerung in X- und in Y-Richtung vom Bild eines zu photographierenden Gegenstands erhöht. Es ist natürlich möglich, die Anzahl von Pixeln bei unterschiedlichen Vergrößerungen in X- und Y-Richtung zu erhöhen. Ebenso ist es möglich, ein Bild von einem Gegenstand und den Bildsensor 111 relativ zueinander zu verschieben, jedoch lediglich in X- Richtung.
In den obigen Ausführungsbeispielen wird ein Bild vom zu photographierenden Gegenstand darüber hinaus so angezeigt, daß die individuellen Lichtempfangsabschnitte vom Bildsensor 111 offensichtlich die lichtempfindliche Zone zwischen den Lichtempfangsabschnitten bedecken. Ein Ausgangssignal, empfangen während des Versetzens eines jeden Lichtempfangsabschnitts, wird angezeigt oder aufgezeichnet als Ausgangssignal aus einem Pixel. Dies ist äquivalent der Verbesserung in der Auflösung sowohl in X- als auch in Y-Richtung.
Angemerkt sei, daß im obigen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel im zweiten Bildaufnahmemodus die relativen Positionen vom Bild und vom Gegenstand und der Bildsensor 111 nicht gemäß einer Vibrationsfeststellung geändert werden. Da die Frequenz einer Kameraverwacklung im allgemeinen bei 10 Hz liegt, kann das Steuersignal zur Vibrationskorrektur auf einem Steuersignal unterdrückt werden, um die Anzahl von Pixeln zu erhöhen, die von der Pixelzahl Steuerung 151 beliefert werden. Als Ergebnis kann ein Bild hoher Auflösung ohne Verzerrungen im zweiten Bildaufnahmemodus gewonnen werden.
Angemerkt sei auch, daß im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie zuvor beschrieben, die relativen Lagen des Bildes vom zu photographierenden Gegenstand und die Lichtempfangsabschnitte des Bildsensors 111 um 1/2 Pixelbreite in Horizontalrichtung und/oder in Vertikalrichtung verschoben werden. Dieser Abstand muß lediglich 1/N (N ist eine natürliche Zahl von 2 oder größer) vom Pixelabstand sein. In diesem Fall müssen natürlich N Bilder eines Gegenstands photographiert werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend beschrieben.
In diesem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer Zoomfunktion beschrieben. Fig. 4A und 4B zeigen die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Bezugszeichen 201a bis 201d bezeichnen Zoomlinsengruppen, wobei Bezugszeichen 201b eine Variatorlinsengruppe bedeutet, die die Verstärkung variiert; und Bezugszeichen 201d bedeutet eine Fokussierlinsengruppe. In den Fig. 4A und 4B sind diese Zoomlinsengruppen durch Linsengruppen mit positiven, negativen, positiven und positiven Brechungsindizes gebildet. Verschiedene Anordnung sind jedoch möglich als optisches System mit einer variablen Vergrößerungsfunktion oder Fokussierfunktion. Die vorliegende Erfindung ist folglich nicht auf die in den Fig. 4A und 4B gezeigte Anordnung beschränkt.
Bezugszeichen 202 bedeutet einen Blendenverschluß; und Bezugszeichen 203 bedeutet eine CCD des Zwischenzeilentyps. Die Lichtmenge, die in die Zoomlinsengruppe 201 eintrifft, wird vom Blendenverschluß 202 eingestellt, und ein Bild vom Licht wird auf die CCD 203 projiziert. Ein VAP 204 zerstreut das Licht, das in die Linsengruppe 201 eintritt, und kann dadurch die Bilderzeugungsposition des einfallenden Lichts auf die CCD 203 bewegen.
Stellglieder 205, 206, 207 und 208 steuern jeweilige zugehörige Bewegungsteile an, das heißt das VAP 204, die Variatorlinsengruppe 201b, den Blendenverschluß 202 und die Fokussierlinsengruppe 201d über die Treiber 205', 206', 207' beziehungsweise 208'. Bezugszeichen 209 bis 212 bedeuten Codierer. Der Codierer 209 gibt einen Vertikalwinkel vom VAP 204 in der Form beispielsweise einer Spannung ab. Die Codierer 210 und 212 geben die Absolutpositionen der Variatorlinsengruppe 201b beziehungsweise der Fokussierlinsengruppe 201d durch Spannungen ab. Der Codierer 211 gibt den Öffnungsbetrag des Blendenverschlusses 202 ab und folglich das Fno (F-Zahl) des gesamten optischen Systems durch eine Spannung. Diese Ausgangswerte mit Ausnahme des Blendenwertes werden an eine CPU 224 als Linsengruppensteuermittel geliefert. Der Öffnungswert wird differenziert durch eine Differenzierschaltung 213 und an die CPU 224 geliefert.
Ein Autofokusmechanismus (AF-Mechanismus) vom dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. Angemerkt sei, daß der AF-Mechanismus im dritten Ausführungsbeispiel unter Heranziehung eines sogenannten TV-Signal-AF als Beispiel beschrieben wird, wobei die Fokussierlinsengruppe so bewegt wird, daß die Frequenzkomponente eines Leuchtdichtesignals von einem Videosignal am höchsten wird. Die vorliegende Erfindung kann jedoch gleichermaßen nach einem anderen Verfahren arbeiten, das heißt, einem TCL-Verfahren oder einem Infrarot-AF-Verfahren.
Ein Ausgangsvideosignal aus der CCD 203 durchläuft einen Videosignalprozessor 214 und wird durch ein Gate 219 zonenbegrenzt. Ein Spitzendetektor stellt einen Spitzenwert eines Leuchtdichtesignals in einer vorbestimmten Zone fest und sendet den Spitzenwert an den CPU 224 als Information S&sub0; zurück, wodurch der aktuelle Fokussierzustand beibehalten wird. Wenn ein Oszillator 223 ein Ansteuersignal konstanter Dauer an den Treiber 208' über die CPU 224 liefert, wird die Fokussierlinsengruppe 201d so angesteuert, daß sie letztlich in der optischen Achse schwingt. Das Ausgangssignal S&sub0; aus dem Spitzendetektor 220 schwingt folglich synchron mit der Schwingung der Linsengruppe. Dieser Zustand ist in Fig. 5A gezeigt.
In Fig. 5 ist das Ausgangssignal S&sub0; aus dem Spitzendetektor 220 auf der Ordinate auf getragen, und die Lage der Fokussierlinsengruppe 201d ist auf der Abszisse aufgetragen. Eine Position PM, bei der der Spitzenwerte S&sub0; gewonnen wird, ist in Scharfeinstellposition. Wenn die Fokussierlinsengruppe 201d letztlich in einem Unschärfezustand schwingt, das heißt, wenn die Fokussierlinsengruppe 201d sich bei PN oder PF befindet, wird folglich die Phase des Ausgangssignals S&sub0; in Hinsicht auf die Richtung des Versatzes der Fokussierlinsengruppe 201d 180º gemäß der Tatsache verschoben, ob sich die Fokussierlinsengruppe 201d auf der Nahabstandsseite (P-Seite) oder der Fernabstandsseite (PF-Seite) befindet, wie durch die Amplituden AN und AF des Ausgangssignals S&sub0; an ihren jeweiligen Positionen aufgezeigt.
Nahfokus- und Fernfokuseinstellung können folglich bestimmt werden durch Senden des Ausgangssignals aus dem Spitzendetektor 220 an einen Phasenvergleicher 222 über einen Frequenzdetektor 221 und durch Vergleichen des Ausgangssignals mit der Phase des Bezugssignals aus dem Oszillator 223. Amplituden A vom Ausgangssignal sind AN und AF, wenn die Fokussierlinsengruppe 201d sich im Nahfokussierzustand beziehungsweise im Fernfokussierzustand befindet, und AM = 0 in einem Scharfeinstellzustand ist.
Durch Ausführen der Synchronfeststellung für diese Signale, die das Ausgangssignal aus dem Oszillator 223 als Bezugszeitvorgabe nutzen, wird ein Signal S&sub1; Fig. 5B, gewonnen. Das heißt, unter der Annahme, daß das Signal in Nahabstandseinstellung in Phase ist mit der Zeitvorgabe, wird ein positives Signal auf der Nahabstandsseite abgegeben, und ein negatives Signal wird auf der Fernabstandsseite abgegeben, als das Synchronfeststellsignal S&sub1; Angemerkt Bei, daß, wenn der Schaltungsaufbau so ist, daß das Fernabstandssignal in Phase ist mit dem Bezugssignal, ein negatives Signal auf der Nahabstandsseite und ein positives Signal auf der Fernabstandsseite abgegeben wird als das Synchronfeststellsignal S&sub1;
Wie zuvor beschrieben, wird der Wert vom Signal S&sub1; zu "0" in einem Scharfeinstellzustand, und der Absolutwert erhöht sich mit dem Defokussierumfang. Jedoch fällt das Signal S&sub1; ab, wenn der Defokussierumfang ansteigt. Wenn folglich das Signal S&sub0; kleiner wird als ein Bezugspegel VH, wird ein zu verwendendes Signal nicht das Signal S&sub1; sondern ein Signal S&sub2;, Fig. 5C, gewonnen durch Vergleichen des Signals S&sub0;, erzeugt, wenn die Fokussierlinsengruppe 201d sich unmittelbar im vorangehenden Feld mit dem Signal S&sub0; befindet, erzeugt an einer laufenden Position der Linsengruppe. Da das Signal S&sub2;, gezeigt in Fig. 5C, das Vergleichsausgangssignal ist, ist das Signal einem Richtungssignal äquivalent, welches den aufsteigenden oder den absteigenden Abschnitt des in Fig. 5A gezeigten Spitzenwertes aufzeigt. Das heißt, das Signal zeigt die Richtung auf, in der die Linsengruppe mit einem vorgegebenen Wert anzusteuern ist, entweder in der positiven oder in der negativen Richtung vom Scharfeinstellzustand. Genauer gesagt, wenn der Defokussierumfang groß ist (S&sub0; < VH), dann wird das Stellglied 208 mit feststehender Geschwindigkeit gemäß dem Signal S&sub2; angesteuert (ein Bergauffahrmodus). Wenn der Defokussierumfang nahe der Scharfeinstellposition ist (S&sub0; ≥ VH), dann wird das Stellglied 208 gemäß dem Signal S&sub1; angesteuert (Modus geschlossener Schleife). Folglich kann ein Scharfeinstellzustand in jedem Fall erzielt werden.
Von einer Reihe zuvor beschriebener Operationen muß die Feinschwingung der Fokussierlinsengruppe 201d synchron mit dem Ansteuern der CCD 203 erfolgen. Die CPU 224 steuert den Betrieb so, daß die Zeitvorgabe, zu der der Videosignalprozessor 214 das Signal aus der CCD 203 empfängt, und die Ausgangszeitvorgabe vom Oszillator 223 synchronisiert sind mit einem Teilbildimpulssignal O/E (0: ungeradzahliges Teilbild/E: geradzahliges Teilbild), erzeugt vom Zeitimpulsgenerator 229.
Eine Operation des Erhöhens der Auflösung unter Verwendung einer Pixelverschiebung nach dem dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. In Fig. 4A und 4B bedeutet Bezugszeichen 227 eine Taktansteuerung zum Ansteuern der CCD 203. Eine Verzögerungsschaltung 228 verzögert die Übertragungsimpulssignals ( 1, 2) aus dem Zeitimpulsgenerator 229 um 1/2 Pixel gemäß der Tatsache, ob das Teilbild ein geradzahliges Teilbild oder ein ungeradzahliges Teilbild ist. Ein Schalter 231 wird verwendet, um Teilbildinformationen an die Verzögerungsschaltung 228 zu liefern. Der Schalter 231 ist gegenseitig verriegelt mit einem Schalter 230 zum Ein- und Ausschalten einer periodischen Pixelschiebeoperation. Die Schalter 230 und 231 werden gemeinsam ein- oder ausgeschaltet. Beim Ausführen des Pixelverschiebens werden diese Schalter 230 und 231 eingeschaltet, und die Verzögerungsschaltung 228 überprüft, ob das Teilbildimpulssignal (O/E) aus dem Zeitimpulsgenerator 229 ein geradzahliges Teilbild oder ein ungeradzahliges Teilbild aufzeigt. Wenn das Zeitimpulssignal ein geradzahliges Teilbildimpulssignal ist, verzögert die Verzögerungsschaltung 228 die Übertragungsimpulssignale ( 1, 2) zum Lesen eines Horizontalschieberegisters um 1/2 Pixel. Wenn das Zeitimpulssignal ein ungeradzahliges Teilbildimpulssignal ist, sendet die Verzögerungsschaltung 228 die Übertragungsimpulssignale direkt an den CCD-Treiber 227, ohne die Signale zu verzögern. In alternativer Weise verzögert die Verzögerungsschaltung 228 die Übertragungsimpulssignale ( 1, 2) für das gelesene Horizontalschieberegister um 1/2 Pixel, wenn das Teilbildimpulssignal ein ungeradzahliges Teilbildsignal ist, und die Übertragungsimpulssignale werden nicht verzögert, wenn das Teilbildimpulssignal ein geradzahliges Teilbildsignal ist. Die CCD 203 wird synchron mit den Impulssignalen ( 1, 2) aus dem Zeitimpulsgenerator 229 angesteuert. Das VAP 204 wird ebenfalls so angesteuert, daß die Bilderzeugungsposition horizontal verschoben wird um 1/2 Pixel auf der Bildsensorebene für jedes Teilbild. Es ist folglich möglich, eine Auflösung zu erzielen, die derjenigen äquivalent ist, wenn die Anzahl von Pixeln in Horizontalrichtung annähernd verdoppelt ist.
Wenn andererseits die Schalter 230 und 231 ausgeschaltet sind, wird das Teilbildimpulssignal (O/E) nicht an die Verzögerungsschaltung 228 geliefert. Die Übertragungsimpulssignale ( 1, 2) werden folglich an den CCD- Treiber 227 geliefert, nachdem sie um 1/2 Pixel verzögert sind, und die periodische Ansteuerung des VAP 204 endet. Das heißt, Das Ein-/Ausschalten der Schalter 230 und 231 entspricht dem Ein-/Ausschalten des Pixelschiebemodus.
Wenn die Schalter 230 und 231 eingeschaltet sind, wird das Zeitsignal aus der CCD 203 um 1/2 Pixel verschoben gemäß der Tatsache, ob das Teilbild ein ungeradzahliges Teilbild oder ein geradzahliges Teilbild ist. Durch Abgabe dieses Signals als ein zusammengesetztes Signal über einen Kameracodierer 232 auf der Seite der Empfangsvorrichtung kann ein Bild hoher Auflösung erreicht werden beispielsweise auf einem hochauflösenden Monitor aus Signalen beider Teilbilder.
Angemerkt sei, daß in den Fig. 4A und 4B ein Anwender visuell die Ausgabe aus dem Kameracodierer 232 durch einen EVF (elektronischer Sucher) 233 überprüfen kann. Die Auflösung dieses elektronischen Suchers 233 kann relativ gering sein, wenn die Leistung berücksichtigt, wird. Im Hochauflösungsmodus, das heißt, wenn die Schalter 230 und 231 eingeschaltet sind, werden jedoch Zeichen, wie "HD", auf dem Anzeigebildschirm vom elektronischen Sucher 233 überlagert. Dies ermöglicht dem Anwender, beim geringauflösenden Sucher 233 zuzulassen, daß das Photographieren aktuell im Hochauflösungsmodus erfolgt.
Angemerkt sei, daß im dritten Ausführungsbeispiel die Leseansteuerzeit der CCD 203 verschoben wird um 1/2 Pixel in geradzahligen und ungeradzahligen Teilbildern. Es ist jedoch auch möglich, geradzahlige Teilbildsignale in jedes andere der Pixel eines Speichers zu schreiben, der eine Anzahl von Horizontalpixeln hat, die doppelt so groß ist wie die Anzahl der Pixel der CCD 203, und ungeradzahlige Teilbildsignale zwischen die geradzahligen Teilbildsignale zu schreiben. In diesem Falle werden die Signale nacheinander pixelweise in Horizontalrichtung aus dem Speicher ausgelesen. Alternativ kann ein erstes Teilbildsignal zeitweilig in einem Speicher gespeichert werden, die dieselbe Anzahl von Pixeln hat wie diejenige der CCD 203. In diesem Falle werden beim Auslesen des zweiten Teilbildsignals das Signal aus dem Speicher und das Ausgangssignal aus der CCD 203 abwechselnd pixelweise in Horizontalrichtung abgegeben.
Eine automatische Belichtungssteuerung im dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
In den Fig. 4A und 4B wird ein optisches Bild eines zu photographierenden Gegenstands, aufgenommen von einer Linsenaufnahmegruppe 201a bis 201d, auf der Bildaufnahmeebene der CCD 203 gebildet, nachdem die Lichtmenge des Bildes vom Blendenverschluß 202 eingestellt ist. Das abgegebene Videosignal aus der CCD 203 wird in einer Zone durch ein Gate 215 begrenzt und einer Integration unterzogen, wodurch die Feststellung durch einen Integrierdetektor 216 erfolgt. Das sich ergebende Signal wird abgegeben an einen Operationsverstärker 217 als Intensität der Leuchtdichte. Der Operationsverstärker 217 vergleicht diesen Spannungswert mit der Spannung eines Bezugsspannungsgenerators 218, verstärkt das sich ergebende Differenzsignal und gibt das Signal an die CPU 224 als Differenzsignal D ab. Die CPU 224 liefert ein Signal an den Treiber 207', so daß dieses Differenzsignal "0" wird, wodurch das Ansteuern des Öffnungsstellgliedes 207 angesteuert wird. Um den Blendenöffnung 202 in stabiler Weise zu öffnen/zu schließen, führt die CPU 224 eine Steuerung so aus, daß ein Differentialausgangssignal D&sub1;, das die Öffnungsstellung aus der Differenzierschaltung 213 aufzeigt, rückgekoppelt wird, und so wird der Pegel von D&sub1; auf einem vorbestimmten Wert gehalten. Mit der obigen Operation wird die Belichtung automatisch im dritten Ausführungsbeispiel optimiert. Ob die automatische Belichtungssteuerung abgeschlossen ist, kann folglich bestimmt werden durch Überprüfen, ob das Ausgangssignal D&sub1; aus der Differenzierschaltung 213 nahe an "0" liegt oder ob das Differenzsignal D&sub2; vom Operationsverstärker 214 nahe an "0" liegt.
Eine Zoomfunktion im dritten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben.
Wenn ein Zoomschalter 226 ein Richtungssignal einschaltet gemäß der gedrückten Richtung (T-Seite/W-Seite) vom Zoomschalter 226, wird unter Bezug auf Fig. 4A und Fig. 4B das Signal an die CPU 224 geliefert. Angemerkt sei, daß der Zoomschalter 226 das Ausführen einer Nahaufnahme in einem Telemodus bestimmt, wenn die T-Seite gedrückt ist, und das Ausführen einer Weitwinkelaufnahme in einem Weit erfolgt, wenn die W-Seite gedrückt ist. Nach Aufnehmen des Richtungssignals sendet die CPU 224 ein Signal an den Treiber 206', um die Variatorlinsengruppe in eine vorbestimmte Richtung zu verschieben. Das optische System, das im dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist eine sogenannte variable Brennweitenlinsengruppe, bei der die Fokussierlinsengruppe 201d näher an der Bildebene als die Variatorlinsengruppe 201b. Die Scharfstellebene bewegt sich folglich mit der Bewegung der Variatorlinsengruppe 201b. Die CPU 224 steuert die Variatorlinsengruppe 201b an und zur selben Zeit muß auch die Ansteuerung der Fokussierlinsengruppe 201d auf der Grundlage der Daten aus einem ROM 225 erfolgen, um den Scharfeinstellzustand der CCD 203 beizubehalten. Angemerkt sei, daß, wenn das optische System keine variable Fokussierlinsengruppe ist, die Fokussierlinsengruppe feststehend gehalten werden kann. Ob die Suchoperation abgeschlossen ist, kann bestimmt werden durch Überprüfen von Ein/Aus vom Signal aus dem Zoomschalter 226.
Eine AF-Operation, ausgeführt von der CPU 224, ist nachstehend anhand Fig. 6 beschrieben.
Unter Bezug auf Fig. 6 beginnt in Schritt S10 die CPU 224 mit der AF-Operation. Die CPU 224 schaltet die Schalter 230 und 231 in Schritt S11 aus und schaltet auch die Anzeige der Zeichen "HD" aus, die den Auflösungsmodus aus dem Bild im elektronischen Sucher 233 in Schritt S12 aufzeigt. In Schritt S13 überprüft die CPU 224, ob S&sub0; > VH ist, wie zuvor in Fig. 5A beschrieben. S&sub0; < VH ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt S14, weil der Defokussierbetrag groß ist. In Schritt S14 überprüft die CPU 224, ob S&sub2; > 0 ist. Wenn S&sub2; > 0 ist, bewegt die CPU 224 die Fokussierlinsengruppe 201d hin zur Abstandsseite in Schritt S15. Wenn S&sub2; ≤ 0 ist, verschiebt die CPU 224 die Fokussierlinsengruppe 201d hin zur Nahabstandsseite in Schritt S16. Die CPU 224 führt wiederholt diese Verarbeitung aus, bis S&sub0; < VH ist, gewonnen in Schritt S13.
Wenn S&sub0; ≤ VH in Schritt S13 ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt S17, und die CPU 224 überprüft, ob S&sub1; > VS1 ist. VS1 ist ein vorbestimmter Wert, der nahe an "0" liegt. Wenn S&sub1; > VS1 ist, steuert die CPU 224 die Fokussierlinsengruppe 201d so an, daß S&sub1; = 0 in. Schritt S18 ist.
Wenn S&sub1; ≤ VS1 in Schritt S17 ist, bestimmt die CPU 224, daß ein Scharfeinstellzustand erreicht ist. In Schritt S19 hält die CPU 224 die Fokussierlinsengruppe 201d folglich an.
Danach schreitet der Ablauf fort zu Schritt S20, und die CPU 224 überprüft, ob D&sub1; > VD1 eingerichtet ist für das Differentialausgangssignal D&sub1;, welches aus der Differenzierschaltung 213 geliefert wird und die Öffnungsstelle des Blendenverschlusses 202 aufzeigt. VD1 ist ein vorbestimmter Wert, der nahe an "0" liegt. Wenn D&sub1; > VD1 ist, überprüft in Schritt S21 die CPU 224, ob D&sub2; > VD2 für das Differenzsignal Da aus dem Operationsverstärker 217 ist. Vd2 ist auch ein vorbestimmter Wert, der nahe an "0" liegt. Wenn D&sub2; > VD2 ist, führt die CPU 224 in Schritt S22 die oben beschriebene automatische Belichtungssteuerung aus, und der Ablauf schreitet fort zu Schritt S26.
Wenn D&sub1; ≤ VD1 in Schritt S20, oder wenn D&sub2; ≤ VD2 in Schritt 21 ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt S23, und die CPU 224 überprüft, ob der Zoomschalter 226 eingeschaltet ist, das heißt betätigt ist. Wenn der Zoomschalter 226 aus ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt S24, und die CPU 224 schaltet die Schalter 230 und 231 ein. In Schritt S25 überlagert die CPU 224 die Zeichen "HD" auf dem elektronischen Sucher 233. Diese Anzeige ist nicht beschränkt auf "HD", sondern kann Piktogramm sein oder es können andere Zeichen sein. Wenn der Zoomschalter 226 in Schritt S23 eingeschaltet ist, schreitet der Ablauf fort zu Schritt S26.
In Schritt S26 überprüft die CPU 224, ob S&sub1; > VS2 ist, VS2 ist ein vorbestimmter Wert, der der Beziehung VS2 > VS1 genügt. Wenn S&sub1; > VS2 in Schritt S26 ist, kehrt der Ablauf zu Schritt S12 zurück; anderenfalls kehrt der Ablauf zu Schritt S19 zurück. Da die Beziehung VS2 > VS1 auf diese Weise eingerichtet wird, tritt kein Pendeln bei der AF-Verarbeitung auf, selbst wenn der Pegel von S&sub1; nicht stabil ist.
Die AF-Verarbeitung wird in der zuvor beschriebenen Weise ausgeführt. Im dritten Ausführungsbeispiel werden folglich die Schalter 230 und 231 angezeigt, und die Anzeige "HD" wird nur dann überlagert, wenn allen drei Bedingungen genügt ist:
(1) S&sub1; < VS1, (2) D&sub1; ≤ VD1 oder D&sub2; ≤ VD2, und (3) der Schalter 226 ausgeschaltet ist. Das heißt, Photographieren erfolgt im Hochauflösungsmodus nur dann, wenn AF nahe am Scharfeinstellzustand ist, die Belichtung fast passend ist und es keinen Zoombefehl gibt. Im dritten Ausführungsbeispiel wird folglich keine unnötige Pixelverschiebung in einem Nichtscharfeinstellzustand ausgeführt, wenn das ganze Bild auf dem Bildschirm schwarz oder weiß ist oder während des Zoomens.
Im dritten Ausführungsbeispiel wird das Pixelverschieben und die Überlagerungsanzeige ausgeführt, wenn allen obigen Bedingungen (1) bis (3) entsprochen ist, und so kann das Verfahren als das höchsteffiziente angesehen werden. Das Pixelverschieben und die Überlagerungsanzeige können ebenfalls erfolgen, wenn einer oder zweier der Bedingungen (1) bis (3) entsprochen ist. Selbst in diesem Falle kann ein Stromspareffekt bis zu einem gewissen Ausmaß erreicht werden.
Gemäß dem zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob das Pixelverschieben auszuführen ist gemäß dem Eingangs signal in die CPU zum Steuern der Bildaufnahmevorrichtung. Dies verhindert eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen dem Pixelverschieben und anderen automatischen Einstellfunktionen der Bildaufnahmevorrichtung. Ein unnötiges Pixelverschieben wird darüber hinaus in einem Nichtscharfeinstellzustand nicht ausgeführt, oder wenn die Belichtung ungeeignet ist. Dies spart in effektiver Weise den Stromverbrauch. Folglich ist es möglich, konstant hochaufgelöste Bilder mit hoher Effizienz zu erzielen.

Viertes Ausführungsbeispiel

Nachstehend beschrieben ist das vierte Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung des viertes Ausführungsbeispiels zeigt. Bezugszeichen 301 bedeutet ein Aufzeichnungssystem, das über CCD verfügt. Ein trichromatisches Trennprisma 310 separiert Licht aus einem zu photographierenden Gegenstand in drei Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) und liefert diese drei Lichtkomponenten an drei CCD 311a bis 311c. Filter für R, G und B sind an den CCD 311a, 311b beziehungsweise 311c befestigt. Im vierten Ausführungsbeispiel sind die Pixelanordnungen der drei CCD 311a bis 311c exakt identisch. Das heißt, kein Pixelverschieben erfolgt zwischen den CCD, und ein Bild eines zu photographierenden Gegenstands wird auf dieselbe Stelle in jeder CCD projiziert. Bezugszeichen 312 bedeutet einen A/D-Umsetzer, der Ausgangssignale aus den CCD 311a bis 311c in digitale Signale umsetzt; und Bezugszeichen 313 bedeutete einen Speicher. Die RGB-Bilddaten, die die CCD 311a bis 311c erzeugen, werden in der Aufzeichnungseinheit 314 aufgezeichnet, beispielsweise in einer Halbleiterspeicherkarte oder in einer Festplatte, über den A/D-Umsetzer 312 und den Speicher 313. Diese Aufzeichnungsoperation steuert die CPU 315.
Ein Bildabtastsystem 302 steuert die Belichtung, Fokussierfeststellung, Zoomen und dergleichen. Ein VAP 303 ist ein Pixelverschiebemittel zum Ändern der relativen Lage eines Bildes von einem Gegenstand in Hinsicht auf eine jede CCD. Wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2-124518 erläutert, ist das VAP 303 ein optisches Element, das hergestellt wird durch Versiegeln eines transparenten elastischen Körpers zwischen parallelen Platten, wie beispielsweise zwischen Glasplatten. Die optische Leistung eines durchgelassenen Lichtstrahls wird willkürlich geändert durch Ändern der Winkel von den parallelen Platten unter Verwendung einer externen Vorspannkraft. Beispiele des transparenten elastischen Körpers, der zwischen parallele Platten eingeschlossen ist, sind Wasser, Alkohol, Glykol, Silikonöl, Silikongel, Silikongummi und organisches Öl.
Ein Bewegungsdetektor 331 stellt den Umfang einer Kameraverwackelung in Echtzeit fest unter Verwendung eines Beschleunigungssensors. Gemäß dem festgestellten Umfang werden die vordere und die hintere Glasplatte vom VAP 303 durch einen Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) bewegt, wodurch sich der Vertikalwinkel vom VAP 303 ändert. Auf diese Weise wird die Unschärfe eines Bildes, verursacht durch Verwackelung, korrigiert. Eine Antriebssteuerung 330 führt die Antriebssteuerung aus, beispielsweise die Fokussierfeststellung und die Belichtung des Bildabtastsystems 302, und die Antriebssteuerung des Antriebsmechanismus für die Glasplatten vom VAP 303. Die Ansteuerzeitvorgabe der Ansteuerung 330 wird von der CPU 315 gesteuert.
Ein Hochfrequenzkomponentendetektor 304 liest eine Hochfrequenzkomponente aus Daten in einem vorbestimmten Bereich vom Speicher 313. Die CPU 315 und die Antriebssteuerung 330 halten die Ansteuerung des Bildabtastsystems 302, bis die Hochfrequenzkomponente maximiert ist, das heißt, bis ein Scharfzustand erreicht. Das Fokussierfeststellverfahren im vierten Ausführungsbeispiel ist ein sogenanntes "Bergauffahrservoverfahren", welches im Gebiet der Videokamera allgemein bekannt ist, und bei dem ein optisches Bildabtastsystem so gesteuert wird, daß eine Hochfrequenzkomponente eines Ausgangssignal aus einer CCD maximal wird. Dieses Verfahren ist offenbart von Ishida et al., "Automatic Focus Adjustment of Television Camera According to Hill-climbing Servo Method", NHK Technology, Band 17, Nr. 1, und eine genaue Beschreibung hiervon ist fortgelassen.
Im vierten Ausführungsbeispiel wird ein Pixelverschieben durch Ändern der relativen Lage eines Bildes von einem Gegenstand in Hinsicht auf eine jede CCD ausgeführt durch weiteres geringfügiges Ändern vom Vertikalwinkel vom VAP 303. Wenn die Bildabtastvorrichtung während des Photographierens vibriert, kann der Einfluß der Vibration verringert werden durch Überlagern des Antriebs vom Pixelschieben auf den Antrieb vom VAP 303, um die Vibration zu isolieren. Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm, das den Zustand zeigt, bei dem Signale belichtet und in der CCD gespeichert werden und sequentiell ausgelesen werden, während das VAP 303 das Pixelverschieben ausführt. Da die Operationen der CCD 311a bis 311c exakt dieselben sind, ist hier nur die CCD 311b als ein Beispiel beschrieben.
Unter Bezug auf Fig. 8 stellt A1 die erste Belichtung dar, und das Lesen eines durch die Belichtung A1 gespeicherten Signals ist dargestellt durch C1. Das heißt, nach Abschluß der Belichtung A1 beginnt das Lesen C1 des gespeicherten Signals, und zur selben Zeit wird das VAP 303 angesteuert, um das Pixelverschieben auszuführen. In Belichtungen A2, A3 und A4 gespeicherte Signale werden gleichermaßen in C2, C3 beziehungsweise C4 ausgelesen. Nachdem die Belichtungen A2, A3 und A4 abgeschlossen sind, wird das VAP 303 angesteuert, um eine Pixelverschiebung auszuführen.
Das Pixelverschieben im vierten Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. Fig. 9 zeigt den Weg der Lage eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand, der vom VAP 303 auf der CCD verschoben wird. Bezugszeichen 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, und 2c bedeuten einige Pixel auf der CCD 311b, und p bedeutet einen Pixelabstand. Im vierten Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Pixelabstände in Vertikal- und Horizontalrichtung identisch sind. Angemerkt sei, daß die Pixelanordnungen der CCD 311a und 311c identisch sind mit derjenigen von CCD 311b, und nur die CCD 311b wird hier nachstehend beschrieben.
Nachdem das Bild eines zu photographierenden Gegenstands einmal in seiner Anfangslage ist, wird das VAP 303 so angesteuert, daß Bilder des auf die Pixel 1a, 1b, 1c, 2a, 2b projizierten Gegenstands verschoben werden um einen P/2-Abstand nach rechts in Fig. 9. Danach wird das Photographieren erneut ausgeführt. Der Antriebsumfang zu dieser Zeit wird folgendermaßen errechnet.
Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Lagebeziehung zwischen dem VAP 303 und dem Bildabtastsystem 302 aus Fig. 7 ausgelesen und in Fig. 10 dargestellt. In Fig. 10 haben die Symbole die folgende Bedeutung.
δ: Der Winkel, bei dem Lichtstrahlen vom VAP 303 gebeugt werden.
a: Abstand zwischen dem VAP 303 zur Bildaufnahmeebene 352.
d: Verschiebeumfang (Pixelverschiebeumfang) eines Bildes von einem Gegenstand auf der Bildabtastebene 352.
Da in diesem Falle d hinreichend klein ist, gilt die folgende Gleichung:
tan d = d/a
Da a > > d ist, gilt δ = d/a.
Um den Pixelschiebebetrag d auf p/2 zu bringen, ist es folglich lediglich erforderlich, das VAP 303 anzusteuern, bis der Neigungswinkel δ, bei dem δ = d/a = p/2a eingerichtet ist. Im allgemeinen erfolgt die Steuerung des VAP 303 um einen Winkel, der festgelegt ist zwischen der vorderen und der hinteren Glasplatte, die das VAP 303 bilden, das heißt, den Vertikalwinkel, besser als durch Neigen des Winkels δ der Lichtstrahlen. Rechnungen für diese Steuerung werden detailliert im fünften Ausführungsbeispiel abgehandelt, das später zu beschreiben ist.
In Fig. 9 werden die Bilder vom Gegenstand photographiert, wie sie sind, und verschoben in Einheiten von p/2 herunter und zur linken, in derselben Weise wie zuvor beschrieben. Danach werden die Bilder an die Ursprungsstellen zurückgegeben. Die durch Projizieren von Farben R, G und B gewonnenen Daten, während die Bilder viermal auf diese Weise verschoben wurden, werden im Speicher 313 neu angeordnet. Dies ermöglicht das Umgestalten für jede Farbe R, G und B in hochaufgelösten Bildern mit einer Anzahl von Pixeln, die viermal die Anzahl von Pixeln einer jeden CCD haben.
Der Detektor 304 für hochfrequente Komponenten stellt aus den Bildern eine hochfrequente Komponente fest, wie zuvor beschrieben, beispielsweise aus einem Bild mit einer G- Komponente, wodurch die Fokussierfeststellung ausgeführt wird. Da das Pixelverschieben für die festzustellende Bildinformation erfolgt, wird der Informationsumfang sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung verdoppelt. Folglich wird ein größerer Umfang an Hochfrequenzkomponenten ausgelesen als vor Ausführen der Pixelverschiebung. Das Bildabtastsystem 302 wird angesteuert gehalten, bis die Hochfrequenzkomponente maximiert ist, das heißt, bis ein Scharfeinstellzustand erreicht ist.
Nach dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel enthält die Bildabtastvorrichtung das Mittel zum Photographieren eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand unter Verwendung von n(n ist 2 oder größer) Bildsensoren, und das Mittel zum Belichten des Bildes vom Gegenstand einer Vielzahl von Malen, während die relative Lage des Bildes zu jedem Bildsensor geändert wird. Im Ergebnis ist es möglich, Bilder hoher Auflösung zu gewinnen. Dies ermöglicht die Feststellung eines größeren Umfangs an Hochfrequenzkomponenten, und folglich ist eine genauere Scharfeinstellung möglich.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Nachstehend beschrieben ist das fünfte Ausführungsbeispiel.
Eine Bildaufnahmevorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels hat eine Anordnung, die identisch ist mit derjenigen vom vierten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 gezeigt ist, und so wird eine detaillierte Beschreibung dieser fortgelassen. Im fünften Ausführungsbeispiel haben von den drei CCD 311a bis 311c, die in Fig. 7 dargestellt sind, die CCD 311a und 311b ein Filter für G, und ein Pixelverschieben erfolgt zwischen diesen. Angemerkt sei, daß die CCD 311c Streifenfilter für R und B hat. Die Anordnung vom fünften Ausführungsbeispiel gleicht derjenigen die dargestellt ist in "Highvision 2/3-inch compact CCD camera using dual green method". Television Society Magazine, "Image Information Engineering and Broadcasting Technology", Band 47, Nr. 2, 1993, beschrieben in "BACKGRROUND OF THE INVENTION". Ein Verfahren des Erzeugens von RGB-Signalen für alle Pixel aus photographierten Daten ist für den Fachmann ebenfalls bekannt. Ein Verfahren des Pixelverschiebens in Hinsicht auf ein Leuchtdichtesignal vom Bild eines zu photographierenden Gegenstands ist folglich nachstehend beschrieben.
Unter Bezug auf Fig. 11 bedeuten Bezugszeichen 31a, 31b, 31c, 32a, 32b und 32c einige Pixel der CCD 311a. In der CCD 311b sind andererseits Pixel an Stellen angeordnet, die den Stellen zwischen den Pixeln in der CCD 311a entsprechen, das heißt, angeordnet an pixelverschobenen Stellen, wie durch 31a', 31b', 31c', 32a', 32b' und 32c' aufgezeigt. Nach Ausführen des Photographierens in diesem Zustand werden die relativen Positionen von Bildern eines zu photographierenden Gegenstands in der Richtung verschoben, die durch Pfeile in Fig. 11 aufgezeigt ist, durch ein VAP 303, und erneut wird photographiert. Bei diesem Verfahren wird eine Pixelanordnung von einer G-Komponente als Leuchtdichtekomponente ursprünglich verschoben. Für eine Leuchtdichtekomponente ist es folglich möglich, die Anzahl von Pixeln zu erhalten, die äquivalent ist der Anzahl von Pixeln im RGB-Dreisensorverfahren, das im vierten Ausführungsbeispiel durch Ausführen des Photographierens insgesamt zweimal beschrieben ist.
Angemerkt sei, daß im fünften Ausführungsbeispiel in zwei der drei CCD das Pixelverschieben sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung erfolgt. Das Pixelverschieben kann jedoch auch lediglich in einer Richtung erfolgen.
Wenn darüber hinaus n(2 ≤ n) CCD und m(2 ≤ m ≤ n) CCD- Filter haben und von derselben Farbe, die pixelverschoben sind um 1/m jeweils in Horizontal- und in Vertikalrichtung, können ((k + 1) · m) Pixeldaten für eine Leuchtdichtekomponente durch Pixelverschieben eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand zu einer Position erreicht werden, bei der k mal kein Pixel vorhanden ist, unter Verwendung eines VAP oder dergleichen. Diese Daten werden in einem Speicher 313 neu angeordnet. Dies ermöglicht es, die Leuchtdichtekomponente umzugestalten, eine hohe Auflösung des Bildes mit einer Datenmenge zu erhalten, die (k + 1) mal so groß ist wie die Datenmenge einer jeden CCD.
Nach dem fünften zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Bilder mit derselben hohen Auflösung wie im vierten Ausführungsbeispiel zusammenzusetzen, innerhalb einer kürzeren Zeit als im vierten Ausführungsbeispiel.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend beschrieben ist das sechste Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung.
Ein Verfahren ist bekanntermaßen vorgeschlagen worden, durch das das Bild eines zu photographierenden Gegenstands eingeteilt wird in eine Vielzahl von Zonen und dann photographiert wird, und die photographierten Bilder werden zusammengesetzt, um ein Bild hoher Auflösung zu erzielen. Das sechste Ausführungsbeispiel ist weiterhin gekennzeichnet durch Erhöhen des Auflösungsvermögens in diesem Verfahren.
Die Anordnung einer Bildaufnahmevorrichtung nach dem sechsten Ausführungsbeispiel ist nahezu identisch mit derjenigen vom vierten Ausführungsbeispiel, die in Fig. 7 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß ein optisches System zum Erzeugen eines Bildes vom zu photographierenden Gegenstand auf jeder CCD sich von demjenigen des vierten Ausführungsbeispiels unterscheidet. Fig. 2 zeigt ein optisches System im sechsten Ausführungsbeispiel, bei dem dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 7 dieselben Teile bedeuten, und eine detaillierte Beschreibung ist daher fortgelassen.
Unter Bezug auf Fig. 2 stellen die Punktlinien 351 einen Lichtstrahl aus einem zu photographierenden Gegenstand dar. Ein Bild des Lichtstrahls 351 wird zuerst auf einer Primärbilderzeugungsebene 352 über ein VAP 303 und über ein Bildabtastsystem 302 erzeugt. Das einmal auf der Primärbilderzeugungsebene 352 erzeugte Bild vom Gegenstand wird geteilt von einem optischen Sekundärbilderzeugungssystem 353 und als Sekundärbilder auf CCD 354a und 354b erzeugt. In diesen Gegenstandsbildern, erzeugt als Sekundärbilder auf dem CCD 354a und 354b werden im wesentlichen vom VAP 303 Pixel verschoben. Die auf den CCD 354a und 354b erzeugten Bilder werden in einem Speicher 313 synthetisiert, um ein Bild mit einer Anzahl von Pixeln zu erzeugen, das die doppelte Anzahl der Pixel einer CCD hat.
Mit dem zuvor abgehandelten sechsten Ausführungsbeispiel lassen sich Bilder mit höherer Auflösung photographieren.
Im sechsten Ausführungsbeispiel kann darüber hinaus durch periodisches Ansteuern vom VAP 303 eine noch höhere Auflösung erzielt werden und ein weiteres Ausführen einer Pixelverschiebung, wie in Fig. 8 des vierten Ausführungsbeispiels dargestellt, wodurch mehrfaches Photographieren ausgeführt wird.
In allen zuvor beschriebenen Beispielen, im ersten bis dem sechsten, wird ein VAP als Pixelverschiebemittel verwendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt und läßt sich auch unter Verwendung folgender Mittel realisieren. Fig. 13A bis 13E stellen Mittel dar zum Ändern der relativen Lage eines Bildes von einem zu photographierenden Gegenstand in Hinsicht auf eine CCD, das heißt, ein Pixelverschiebemittel, das ein VAP enthält, wie in den obigen Ausführungsbeispielen verwendet.
Fig. 13A zeigt das zuvor abgehandelte VAP-Verfahren. Unter der Annahme, daß der Vertikalwinkel beträgt, wird der Neigungswinkel vom Lichtstrahl d, und der Brechungsindex vom VAP ist n, δ &sim; (n - 1) · .
Fig. 13 zeigt ein Reflexionsargumentverfahren. Wenn eine reflektierende Spiegeloberflächenplatte um θ geneigt wird, gilt δ = 2θ für den Neigungswinkel δ eines Lichtstrahls. Angemerkt sei, daß in den Pixelverschiebeverfahren der Fig. 13A und 13B und θ durch Ausführen von Rechnungen gesteuert werden, so daß ein Bild eines zu photographierenden Gegenstands um einen vorbestimmten Betrag auf einer Bildaufnahmeebene verschoben wird.
Fig. 13C zeigt ein Drehprismaverfahren. Wenn ein Prisma mit einer Breite L um θ geneigt ist, wird ein Lichtstrahl parallel um d verschoben, was anzugeben ist mit d = ((n - 1) · L · )/n.
Fig. 13D stellt ein Bewegungsprismaverfahren dar. Wenn zwei Prismen jeweils mit einem Vertikalwinkel α und einem Brechnungsindex n in Gegenrichtung angeordnet sind, wie in Fig. 13D gezeigt, wird die Beziehung zwischen einem Abstand D zwischen den Prismen und einem Abstand d, um den der Lichtstrahl verschoben wird, angegeben mit d &sim; (n - 1) · α · D. Ein Bild kann folglich verschoben werden, indem man D ändert. Im in den Fig. 14C und 14D dargestellten Pixelschiebeverfahren ist der Pixelschiebebetrag = d, wenn das Prisma oder die Prismen unmittelbar vor der CCD angeordnet sind. Fügt man jedoch ein anderes optisches System zwischen das Prisma oder die Prismen oder die CCD, muß der Ansteuerbetrag d nur bestimmt werden, indem man die Wirkung dieses optischen Systems mit einbezieht.
Fig. 13E stellt ein Bewegungslinsengruppenverfahren dar. Eine Linsengruppe mit einer Brennweite f, angeordnet im Linsenaufnahmegruppensystem, wird vertikal verschoben um D in Hinsicht auf die optische Achse. Unter der Annahme des Abstands zwischen der Linsengruppe und der Scharf einstellebene gleich 1, wird ein Verschiebebetrag d eines Bildes auf der Scharf einstellebene dargestellt durch d &sim; 1 · D/f'.
Wie zuvor dargelegt, ist das VAP-Verfahren, Fig. 13A, wie es im fünften Ausführungsbeispiel erläutert wurde, lediglich als ein Beispiel der Pixelschiebeverfahren gedacht, und so können die Mittel dynamischen Verschiebens von Pixeln nach verschiedenen Verfahren erzielt werden.
Unter anderen Verfahren, die ähnliche Wirkungen erwarten lassen, gibt es ein Verfahren, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57-31701 offenbart ist, bei dem ein Polarisator in der Lage ist, die Richtung polarisierten Lichtes zu steuern, der im optischen Weg angeordnet ist; ein Verfahren, wie es in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-201883 offenbart ist, bei dem die gesamte Bildaufnahmevorrichtung versetzt wird; ein Verfahren, bei dem ein Bild gewonnen wird durch Versetzen eines optischen Bildabtastsystems entweder teilweise oder insgesamt, um die relative Lagebeziehung zwischen dem durch ein optisches Eingabesystem und einen Lichtempfangsabschnitt einer CCD mit der Zeit erzeugten Bild zu versetzen; und ein Verfahren, bei dem eine CCD selbst auf einer Ebene in Vibration versetzt wird, die normal zur optischen Achse verläuft, unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements oder dergleichen.
Wie viele weitestgehend unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ohne Abweichen vom Umfang derselben möglich sind, versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern in den anliegenden Patentansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Bildaufnahmevorrichtung, mit:

einem Bilderzeugungsmittel (110), das ein optisches Bild eines Objektes erzeugt;

einem Bildabtastmittel (111), das das vom Bilderzeugungsmittel (110) erzeugte optische Bild vom Objekt aufnimmt; und mit

einem Verschiebemittel (103; 104; 108), das das optische Bild vom Objekt relativ zum Bildabtastmittel versetzt;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Verschiebemittel betriebsbereit ist, in einem ersten Bildabtastmodus Vibrationen eines vom Bildabtastmittel aufgenommenen ersten Bildes zu korrigieren und in einem zweiten Bildabtastmodus eine Pixelverschiebung auszuführen, um ein zweites Bild mit einer höheren Auflösung als die Auflösung des ersten Bildes zu erzielen; und dadurch, daß

das Steuermittel (102, 107) zum Steuern des Umschaltens vom Verschiebemittel (104) zwischen dem ersten und zweiten Bildabtastmodus vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Bildabtastmittel (111) aus einer Vielzahl von jeweils zu einem Pixel gehörenden Bildsensoren besteht, und

wobei das Verschiebemittel betriebsbereit ist, im zweiten Bildabtastmodus das optische Bild des Objektes um 1/N zu verschieben, wobei N eine natürliche Zahl und nicht geringer als 2 des Pixelabstandes vom Bildabtastmittel (111) ist, so daß N optische Bilder des Objekts abgetastet und synthetisiert werden, um ein Bild hoher Auflösung zu erzielen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, die des weiteren über einen Speicher (156a-156d) verfügt, um die N optischen Bilder des im zweiten Bildabtastmodus gewonnenen Objekts zusammenzusetzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die des weiteren über ein Vibrationsfeststellmittel (101, 106) verfügt, um Vibrationen der Bildaufnahmevorrichtung festzustellen,

wobei das Verschiebemittel (103; 104; 108) im ersten Bildaufnahmemodus eine Steuerung gemäß der Stärke der vom Vibrationsfeststellmittel (101, 106) festgestellten Vibration erfährt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, die des weiteren über ein Feststellmittel (162) verfügt, um einen Bewegungsvektor des Objektes zu erfassen,

wobei das Steuermittel (102, 107) betriebsbereit ist, das Verschiebemittel zu veranlassen, zwischen dem ersten und zweiten Bildabtastmodus gemäß der Information des vom Bewegungsfeststellmittel (162) festgestellten Bewegungsvektors umzuschalten.

6. Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, die des weiteren ausgestattet ist mit:

einem Synthetisiermittel zum Erzielen eines zweiten Bildes im zweiten Bildabtastmodus durch Zusammensetzen einer Vielzahl optischer Bilder vom Objekt, gewonnen durch Ausführen einer Pixelverschiebung vom Verschiebemittel (103; 104; 108); und mit

einem Vibrationskorrekturmittel zum Erzielen eines ersten Bildes im ersten Bildaufnahmemodus durch Ausführen einer Vibrationskorrektur unter Verwendung des Verschiebemittels (103; 104; 108).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, deren Bildaufnahmemittel (111) aus einer Vielzahl von Bildsensoren besteht, die jeweils einem Pixel entsprechen,

wobei das Verschiebemittel (103; 104; 108) betriebsbereit ist, das optische Bild des Objektes um 1/N eines Pixelabstands des Bildaufnahmemittels (111) zu verschieben, wobei N eine natürliche Zahl und nicht geringer als 2 ist, und wobei

das Synthetisiermittel betriebsbereit ist, die sich ergebenden N optischen Bilder des Objektes zum Erzielen eines Bildes hoher Auflösung zusammenzusetzen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das Bilderzeugungsmittel (110) betriebsbereit ist, das optische Bild des Objektes zu trennen, um eine Vielzahl optischer Bilder zu erzeugen, wobei die Zahl des bereitgestellten Bildaufnahmemittels (111) der Zahl vom Bilderzeugungsmittel (110) erzeugter optischer Bilder entspricht, und wobei

in wenigstens zwei der Vielzahl von Bildaufnahmemitteln (111) Anordnungen von Bildsensoren relativ zueinander eine pixelweise Verschiebung erfahren.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, deren Bilderzeugungsmittel (110) betriebsbereit ist, wenigstens zwei sekundäre optische Bilder vom Objekt zu erzeugen,

wobei das Verschiebemittel (103; 104; 108) betriebsbereit ist, die wenigstens zwei sekundären optischen Bilder relativ zueinander zu verschieben, und wobei

das Bildaufnahmemittel (111) betriebsbereit ist, die wenigstens zwei sekundären optischen Bilder abzutasten.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, deren Bildaufnahmemittel (111) eine CCD ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Verschiebemittel (103; 104; 108; 205) ein Prisma (104; 204) variablen Winkels und ein Stellglied (103; 108; 205) zum Steuern des Winkels vom Prisma (104; 204) mit variablem Winkel enthält.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, bei der das Verschiebemittel (103; 108; 205) über eine Spiegeloberflächen- Reflexionsplatte und ein Mittel zum Ändern des Winkels der Spiegeloberflächen-Reflexionsplatte verfügt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, deren Verschiebemittel (103; 108; 205) über ein Prisma und ein Mittel zum Drehen des Prismas verfügt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, deren Verschiebemittel (103; 108; 205) über eine Vielzahl von Prismen und Mittel zum Ändern der relativen Lage der Vielzahl von Prismen verfügt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, bei der das Verschiebemittel (103; 108; 205) über eine Linsengruppe und Mittel zum Ändern der Position der Linsengruppe in Hinsicht auf eine optische Achse verfügt.