JP3397399B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に撮
像素子の画素数を増やすことなく限られた画素数の撮像
素子を複数個用いて高解像度の画像情報が容易に得られ
るようにした、例えば小型ビデオカメラやスチルビデオ
カメラ等に好適な撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像装置に用いられている撮像素
子としての固体エリアセンサ（画素を２次元的に配列し
たイメージセンサ）は高画素化、低価格化、更に小型化
が可能となってきており、家庭用の小型ビデオカメラや
スチルビデオカメラ等に応用普及し、ＮＴＳＣ等の現行
規格のテレビでは充分な画質が得られるようになってき
た。

【０００３】図１４は従来の単板式より成る撮像装置の
撮像素子近傍の要部概略図である。

【０００４】同図において１０１は撮影レンズ、１０２
は光学フィルターであり、例えばローパスフィルターや
近赤外光カットフィルター等より成っている。１０３は
固体撮像素子であり、例えばエリアセンサーより成って
おり、該撮像素子１０３面上に例えば図１５、図１６に
示すようなフィルター配列より成る色フィルターが設け
られている。同図では撮像素子１０３で得られた出力信
号（画像情報）を信号処理回路（不図示）で処理し、こ
れによりカラー化された映像信号を得て色再現を行なっ
ている。

【０００５】単板式の撮像装置に比べて高解像度の出力
信号（画像情報）を得る為には図１７、図１８に示すよ
うな２板式、あるいは３板式より成る撮像装置が必要と
なってくる。

【０００６】図１７、図１８において１０１は撮影レン
ズ、１０２は光学フィルターであり、例えばローパスフ
ィルターや近赤外光カットフィルター等より成ってい
る。１０４は色分解手段としてのダイクロイックプリズ
ム（又はハーフミラー）であり、図１７においては入射
光を２つの色光に色分解しており、又図１８においては
入射光を３つの色光に色分解している。１０３Ａ，１０
３Ｂ，１０３Ｃは各々固体撮像素子であり、例えばエリ
アセンサーより成っており、各プリズムの射出面に各々
設けられている。

【０００７】これらの撮像装置においては各固体撮像素
子１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃから得られる出力信号
（画像情報）を信号処理回路（不図示）で処理し、これ
によりカラー化された映像信号を得て色再現を行なって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の単
板式より成る撮像装置では、撮像素子の画素数が近年多
くなっているとはいえ、その解像度は固体撮像素子の画
素数で制限されてしまい所望の解像度の画像が得られ
ず、又高画素数の撮像素子は非常に高価であり、低コス
ト化を図るのが難しかった。

【０００９】一方、２板式、あるいは３板式より成る撮
像装置では色分解手段としてダイクロイックプリズムや
ハーフミラー等を用いている為、撮影レンズのバックフ
ォーカスが極めて長くなり、装置全体の小型化が図れな
いという問題点があった。又これらの光学部材は高価で
あり、その為低コスト化を図るのが難しかった。

【００１０】本発明は限られた画素数を有する撮像素子
を複数個用いて各撮像素子の配置及び各撮像素子に被写
体像を形成する際の撮影系を構成する各光学要素を適切
に設定すると共に、各撮像素子面上に所定の分光特性を
有するフィルターを設けることにより、高精細な画像情
報（カラー画像）が容易に得られるようにした撮像装置
の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の撮像装
置は、第１の光学系により被写体像を予定結像面に形成
し、該第１の光学系の光軸上であって該予定結像面近傍
に配置した第２の光学系と、該第１の光学系の光軸上で
あって該第２の光学系の後方に配置した第３の光学系と
で該予定結像面に形成した被写体像の全てを第１の撮像
手段に再結像し、該第１の光学系の光軸外に光軸を有
し、該第２の光学系の後方に配置した第４の光学系で該
予定結像面に形成した被写体像の一部を第２の撮像手段
に再結像し、該第１の撮像手段と該第２の撮像手段とで
得られる画像情報を利用して高精細な画像情報を得るよ
うにした撮像装置であって、該第１の撮像手段面上に所
定の分光特性を有するフィルターを設け、該第２の撮像
手段面上に該所定の分光特性と異なる分光特性を有する
フィルターを設けたことを特徴としている。

【００１２】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第４の光学系は複数のレンズ系を有しており、
前記第２の撮像手段は該複数のレンズ系に対応した複数
の撮像素子を有していることを特徴としている。請求項
３の発明は請求項２の発明において、前記第４の光学系
の複数のレンズ系は前記第１の光学系が形成する被写体
像を複数の領域に分割したときの各領域の被写体像を各
々対応する撮像素子面上に結像させていることを特徴と
している。請求項４の発明は請求項２又は３の発明にお
いて、前記第３の光学系と前記第４の光学系の複数のレ
ンズ系とはそれぞれ結像倍率が異なることを特徴として
いる。請求項５の発明は請求項２、３又は４の発明にお
いて、前記第１の撮像手段からの出力信号を用いて低周
波域の映像信号を形成し、前記第２の撮像手段を構成す
る複数の撮像素子からの出力信号を用いて高周波域の映
像信号を形成したことを特徴としている。請求項６の発
明は請求項２、３、４又は５の発明において、前記第１
の撮像手段からの出力信号を用いて色信号を形成し、前
記第２の撮像手段を構成する複数の撮像素子からの出力
信号を用いて輝度信号を形成したことを特徴としてい
る。請求項７の発明は請求項１の発明において、前記第
１の撮像手段面上に設けるフィルターは分光特性が異な
る複数の領域を有するフィルターを設けたことを特徴と
している。請求項８の発明は請求項１又は２の発明にお
いて、前記第２の撮像手段を構成する複数の撮像素子面
上に輝度色光特性の分光特性を有するフィルターを設け
たことを特徴としている。請求項９の発明は請求項１又
は２の発明において、前記第２の撮像手段を構成する複
数の撮像素子面上に緑色光特性の分光特性を有するフィ
ルターを設けたことを特徴としている。請求項１０の発
明は請求項１又は２の発明において、前記第２の撮像手
段を構成する複数の撮像素子は少なくともラインセンサ
ーより成っていることを特徴としている。

【００１３】請求項１１の発明の撮像装置は、被写体像
を第１の光学系により予定結像面に結像させ、該予定結
像面近傍に配置した第１の光学系と光軸を同じくする第
２の光学系と該第２の光学系の後方であって該第１の光
学系との光軸を一致させて配置した第３の光学系とによ
り予定結像面に形成した被写体像の全てを第１の撮像手
段面上に結像させると共に、該予定結像面に結像した被
写体像を分割した複数の領域を、該第１の光学系の光軸
と異なる光軸を有する複数のレンズ系を有し該第２の光
学系の後方に配置した第４の光学系によりそれぞれの光
学系に対応する複数の撮像素子を有する第２の撮像手段
の該複数の撮像素子面上に各々結像させ、該複数の撮像
素子からの画像情報を合成して全被写体像に関する画像
情報を得るようにした撮像装置であって、該第１の撮像
手段面上に所定の分光特性を有するフィルターを設け、
該第２の撮像手段を構成する複数の撮像素子面上に該所
定の分光特性と異なる分光特性を有するフィルターを設
けたことを特徴としている。

【００１４】請求項１２の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記第３の光学系と前記第４の光学系の複数のレ
ンズ系とはそれぞれ結像倍率が異なることを特徴として
いる。請求項１３の発明は請求項１１又は１２の発明に
おいて、前記第１の撮像手段からの出力信号を用いて低
周波域の映像信号を形成し、前記第２の撮像手段を構成
する複数の撮像素子からの出力信号を用いて高周波域の
映像信号を形成したことを特徴としている。請求項１４
の発明は請求項１１又は１２の発明において、前記第１
の撮像手段からの出力信号を用いて色信号を形成し、前
記第２の撮像手段を構成する複数の撮像素子からの出力
信号を用いて輝度信号を形成したことを特徴としてい
る。請求項１５の発明は請求項１１の発明において、前
記第１の撮像手段面上に設けるフィルターは分光特性が
異なる複数の領域を有することを特徴としている。請求
項１６の発明は請求項１１又は１２の発明において、前
記第２の撮像手段を構成する複数の撮像素子面上に輝度
色光特性の分光特性を有するフィルターを設けたことを
特徴としている。請求項１７の発明は請求項１１又は１
２の発明において、前記第２の撮像手段を構成する複数
の撮像素子面上に緑色光特性の分光特性を有するフィル
ターを設けたことを特徴としている。請求項１８の発明
は請求項１１又は１２の発明において、前記第２の撮像
手段を構成する複数の撮像素子は少なくともラインセン
サーより成り、該ラインセンサーを走査することによっ
て、前記被写体像を分割した領域の画像情報を得ること
を特徴としている。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の実施例１の光学系の要部断面
図、図２は本発明の実施例１の要部斜視図である。

【００１６】図中、１は第１の光学系であり、被写体像
を１次結像面（予定結像面）２１上に結像させている。

【００１７】２は第２の光学系であり、第１の光学系１
の光軸上であって、１次結像面２１近傍に配置してお
り、該１次結像面２１に形成した被写体像からの光束を
集光して後続するレンズ系に導光している。

【００１８】３は第３の光学系であり、第１の光学系１
の光軸上であって、第２の光学系２の後方（像面側）に
配置している。即ち、第３の光学系３の光軸と第１の光
学系１の光軸と第２の光学系２の光軸とは互いに一致し
ている。

【００１９】３１は第１の撮像手段（主撮像手段）であ
り、第３の光学系３の後方の結像面に配置しており、例
えば固体エリアセンサより成っている。本実施例では第
１の撮像手段３１面上に図３（Ｂ）に示すように視覚的
に高解像度を必要としない分光特性を有する赤（Ｒ）色
と青（Ｂ）色のフィルターが主走査方向（図面上横方
向）と副走査方向（図面上縦方向）に交互に配列されて
なる色フィルターを設けている。

【００２０】第１の光学系１によって１次結像面２１に
形成した被写体像の全領域を第２の光学系２と第３の光
学系３により第１の撮像手段３１面上に再結像させてい
る。

【００２１】４は第４の光学系であり、第４１レンズ系
４Ａ、第４２レンズ系４Ｂ、第４３レンズ系４Ｃ、そし
て第４４レンズ系４Ｄの４つのレンズ系を有している。

【００２２】４つのレンズ系４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは
第１の光学系１の光軸外に光軸を有し、第２の光学系２
の後方に配置している。

【００２３】４１は第２の撮像手段（副撮像手段）であ
り、例えば固体エリアセンサから成る４つの撮像素子４
１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを有し、各々４つのレン
ズ系４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの結像面に配置している。
本実施例では４つの撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，
４１Ｄ面上に図３（Ａ）に示すように視覚的に高解像度
を必要とする分光特性を有する緑（Ｇ）色のフィルター
を設けている。

【００２４】第４の光学系４の４つのレンズ系（４Ａ，
４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ）は第１の光学系１が形成した１次結
像面２１上の被写体像を複数の領域に分割し、各領域の
被写体像を各々対応する撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１
Ｃ，４１Ｄ面上に再結像させている。

【００２５】本実施例において第２の光学系２は図中実
線の光路３２で示すように第１の光学系１の瞳１ａと第
３の光学系３の瞳３ａとが互いに略共役となるようにし
ている。又図中破線の光路４２で示すように第４の光学
系４を構成する複数のレンズ系４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ
の瞳４Ａ１，４Ｂ１，４Ｃ１，４Ｄ１が第１の光学系１
の分割した瞳領域近傍にそれぞれ結像するようにしてい
る。

【００２６】本実施例における第３の光学系３と第４の
光学系４の４つのレンズ系（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ）
との結像倍率は互いに異なっており、これにより瞳結像
を有効にそろえている。

【００２７】本実施例においては図２に示すように第１
の光学系１により被写体像を１次結像面２１上に結像さ
せ、該被写体像を第２の光学系２を通して第３の光学系
３により第１の撮像手段３１面上に該被写体像の全領域
を結像させている。又第４の光学系４の４つのレンズ系
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄにより１次結像面２１に形成し
た被写体像を４つの領域に分割して各分割した一領域の
被写体像を第２の撮像手段４１を構成する４つの撮像素
子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ面上に各々結像させ
ている。

【００２８】そして第１の撮像手段３１からの出力信号
（画像情報）と第２の撮像手段４１を構成する４つの撮
像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄからの出力信号
（画像情報）を用いて後述する信号処理系（不図示）に
よりカラー映像信号を得て色再現を行なっている。

【００２９】本実施例では第３の光学系３と第４の光学
系４との光軸を一致させずにそれぞれ配置して、１次結
像面２１に形成された被写体像を所望の重複度、倍率で
それぞれ対応する撮像素子面上に再結像させている。

【００３０】又、本実施例では第４の光学系４が形成す
る複数の分割像の和は第１の光学系１が形成する被写体
像の全領域が含まれるように構成している。即ち隣接す
る分割画像が互いに境界部分の画素を重複して持たせる
ように構成することによって、画像の境界部分に不都合
が生じないようにしている。

【００３１】次に本実施例の画像処理方法を図４を用い
て説明する。同図は本実施例の撮像装置の映像信号処理
部（信号処理系）の要部ブロック図である。

【００３２】同図において４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４
１Ｄ，３１は各々撮像素子であり、これらの撮像素子４
１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，３１面上には前記図３
に示した色フィルターがそれぞれ設けられている。

【００３３】本実施例では第２の撮像手段４１の４つの
撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄに領域分割し
て結像された被写体像を各撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４
１Ｃ，４１Ｄから電気信号（Ｇ信号）として出力し、各
サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）５１Ａ，５１Ｂ，
５１Ｃ，５１Ｄでサンプルホールドして、各アナログ−
デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）５３Ａ，５３Ｂ，
５３Ｃ，５３Ｄでアナログ信号からデジタル信号に変換
し、各メモリ（記憶回路）５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５
５Ｄに記憶している。

【００３４】又、第１の撮像手段３１に結像された全被
写体像を撮像素子３１から電気信号（Ｒ信号とＢ信号が
交互に出力される）として出力し、各サンプルホールド
回路（Ｓ／Ｈ回路）５２Ａ，５２Ｂでサンプルホールド
して、各アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回
路）５４Ａ，５４Ｂでアナログ信号からデジタル信号に
変換し、各メモリ（記憶回路）５６Ａ，５６Ｂに記憶し
ている。

【００３５】そして各メモリ５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，
５５Ｄに領域分割して記憶されたＧ信号を全画面が構成
できる順序で各メモリ５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ
からその情報を読み出し、輝度信号処理回路５７とカラ
ー信号処理回路５８にそれぞれ入力している。又メモリ
５６Ａ，５６Ｂに記憶されたＲ信号とＢ信号をカラー信
号処理回路５８に入力している。

【００３６】輝度信号処理回路５７ではＧ信号を輝度信
号として必要な信号処理、例えばオートゲインコントロ
ール（ＡＧＣ）やガンマ補正等が行ない、輝度信号とし
て出力している。カラー信号処理回路５８では入力され
たＲ，Ｇ，Ｂの各信号に対してＡＧＣやガンマ補正、そ
してホワイトバランス調整等の処理を行ない、マトリク
ス処理をして色差信号を出力している。そしてこれらの
信号を用いてカラー映像信号を得て色再現を行なってい
る。

【００３７】尚、輝度信号と色差信号の各出力信号は必
要に応じてデジタル−アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回
路）でデジタル信号からアナログ信号に変換して出力す
るようにしても良く、あるいはエンコーダ回路で複合映
像信号に変換して出力しても良い。

【００３８】本実施例では各撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，
４１Ｃ，４１Ｄ，３１の画素数を全て同数より構成して
おり、前述の如く信号処理系により第１の撮像手段３１
から低周波域の映像信号を形成し、第２の撮像手段４１
を構成する複数の撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４
１Ｄから高周波域の映像信号を形成している。特に輝度
信号に関しては第２の撮像手段４１を構成する複数の撮
像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄからの出力信号
を用いて形成しているので従来の撮像装置に比べ高解像
度化を図ることができる。

【００３９】尚、本実施例において各撮像素子３１，４
１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ面上に設けた色フィルタ
ーの配列は前記図３に示したフィルター配列に限らず、
例えば図５、図６、図７、図８に示すように輝度信号成
分と色信号成分が得られれば、どのようなフィルター配
列であっても本発明は前述の実施例１と同様に適用する
ことができる。

【００４０】即ち、図５においては第２の撮像手段４１
（４１Ａ〜４１Ｄ）面上に緑（Ｇ）色のフィルターを設
け、第１の撮像手段３１面上に赤（Ｒ）色と青（Ｂ）色
のフィルターが主走査方向に交互に配列されてなる色フ
ィルターを設けている。又図６においては第２の撮像手
段４１（４１Ａ〜４１Ｄ）面上に黄（Ｙ）色のフィルタ
ーを設け、第１の撮像手段３１面上に赤（Ｒ）色と青
（Ｂ）色のフィルターが主走査方向と副走査方向に交互
に配列されてなる色フィルターを設けている。又図７に
おいては第２の撮像手段４１（４１Ａ〜４１Ｄ）面上に
黄（Ｙ）色のフィルターを設け、第１の撮像手段３１面
上に赤（Ｒ）色と青（Ｂ）色のフィルターが主走査方向
に交互に配列されてなる色フィルターを設けている。又
図８においては第２の撮像手段４１（４１Ａ〜４１Ｄ）
面上に白（Ｗ）色のフィルターを設け、第１の撮像手段
３１面上に赤（Ｒ）色と緑（Ｇ）色と青（Ｂ）色のフィ
ルターが主走査方向に交互に配列されてなる色フィルタ
ーを設けている。

【００４１】特に図８に示したようなフィルター配列で
あれば、例えば高解像度の画像を必要としない場合には
第１の撮像手段３１だけの信号を用いて撮像することも
できる。

【００４２】又、本実施例においては第２の撮像手段４
１の４つの撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの
うち一部の撮像素子だけを選択して用いることにより被
写体像の一部分を選択的に使用できるようにしている。

【００４３】又、本実施例では第４の光学系４を４つの
レンズ系４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄより構成したが、この
個数については４つに限定されるものではなく、例えば
被写体像の全領域を複数のレンズ系で領域分割して撮影
できる個数であれば幾つでも良い。特に第４の光学系４
を５つ以上のレンズ系で構成すれば更に高解像度のカラ
ー画像を得ることができる。

【００４４】更に第１の撮像手段３１と第２の撮像手段
４１を構成する複数の撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１
Ｃ，４１Ｄの画素数は同一でなくても良く、特に該複数
の撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの画素数を
第１の撮像手段３１の画素数より多くした場合は第４の
光学系４は１つのレンズ系より構成しても良い。

【００４５】本実施例においてはこのように前述の如く
撮像装置の各要素を適切に設定し、第３の光学系３の結
像面に配置した第１の撮像手段３１で被写体像の低周波
域成分を撮像し、第４の光学系４の結像面に配置した第
２の撮像手段４１を構成する複数の撮像素子４１Ａ，４
１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄで被写体像の高周波域成分を撮像
することにより、従来の撮像装置とは異なり色分解手段
としてのダイクロイックプリズムやハーフミラー等の高
価な光学部材を用いずに多板化及びカラー化を行なうこ
とができ、これにより撮影レンズのバックフォーカスに
制限を与えることもなくなる。

【００４６】図９は本発明の実施例２の第１の撮像手段
３１と第２の撮像手段４１を構成する複数の撮像素子４
１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ面上に設けた色フィルタ
ーの配列の様子を示した説明図である。

【００４７】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は第２の撮像手段４１を構成する複数の撮像素子４１
Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄをエリアセンサーの代わり
にラインセンサー（ＣＣＤ）より構成し、該複数のライ
ンセンサー４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄをそれぞれ
副走査方向に走査することにより被写体像の全領域を撮
像したことである。その他の構成及び光学的作用は実施
例１と略同様である。

【００４８】即ち、本実施例においては第２の撮像手段
４１を構成する４つの撮像素子４１Ａ，４１Ｂ，４１
Ｃ，４１Ｄをラインセンサーより構成し、該各ラインセ
ンサー４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ面上に図９
（Ａ）に示すように緑（Ｇ）色のフィルターを設けてい
る。そして第４の光学系４の４つのレンズ系４Ａ，４
Ｂ，４Ｃ，４Ｄにより１次結像面２１に形成した被写体
像を４つの領域に分割して、各分割した一領域の被写体
像を各ラインセンサー４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ
面上に各々結像させている。そして各ラインセンサー４
１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄをそれぞれ副走査方向に
走査することによって被写体像の全領域を該各ラインセ
ンサー４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄで領域分割して
撮像している。

【００４９】そして前述の実施例１と同様に第１の撮像
手段３１と第２の撮像手段４１を構成する４つの撮像素
子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄとからの信号（画像
情報）を用いて前記図４に示した映像信号処理部（信号
処理系）で処理し、輝度信号と色差信号を得て色再現を
行なっている。

【００５０】本実施例ではラインセンサーの画素数を通
常のエリアセンサの主走査方向の画素数より数倍多くし
て構成しており、これにより従来の撮像装置に比べ高解
像度化を図っている。

【００５１】尚、本実施例において各撮像素子面上に設
けた色フィルターの配列は図９に示したフィルター配列
に限らず、例えば図１０、図１１、図１２、図１３に示
すように輝度信号成分と色信号成分が得られれば、どの
ようなフィルター配列であっても適用することができ
る。図１０〜図１３に示した各フィルター配列は前記図
５〜図８に示したフィルター配列と同様である。

【００５２】特に前述の実施例１と同様に図１３に示し
たようなフィルター配列であれば、例えば高解像度の画
像を必要としない場合には第１の撮像手段３１だけを用
いて撮像することもでき、これにより各ラインセンサー
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを副走査方向に走査さ
せる必要がなくなる為、動画も撮影でき、又撮影時間も
短くすることができる。

【００５３】又、本実施例においては第４の光学系４を
４つのレンズ系４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄより構成した
が、この個数については特に４つに限定されるものでは
なく、１つもしくは被写体像の全領域を複数のレンズ系
で領域分割して撮影できる個数であれば幾つでも良い。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く撮像装置の各
要素を適切に構成し、第１の撮像手段で被写体像の低周
波域成分を撮像し、第２の撮像手段で被写体像の高周波
域成分を撮像することより、ダイクロイックプリズムや
ハーフミラー等の高価な光学部材を用いることなく、限
られた画素数の撮像素子を用いて高解像度の画像（カラ
ー画像）を得ることができ、しかも撮影光学系のバック
フォーカスに制限を与えることもなくなる。

【００５５】更には第２の撮像手段の複数の撮像素子の
うちの一部の撮像素子だけを選択して使用することによ
り被写体像の一部分を選択的に使用することができる撮
像装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の光学系の要部概略図

【図２】 本発明の実施例１の要部斜視図

【図３】 本発明の実施例１の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図４】 本発明の実施例１の信号処理系の要部ブロッ
ク図

【図５】 本発明の実施例１の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図６】 本発明の実施例１の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図７】 本発明の実施例１の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図８】 本発明の実施例１の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図９】 本発明の実施例２の第１、第２の各撮像素子
面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図１０】 本発明の実施例２の第１、第２の各撮像素
子面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図１１】 本発明の実施例２の第１、第２の各撮像素
子面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図１２】 本発明の実施例２の第１、第２の各撮像素
子面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図１３】 本発明の実施例２の第１、第２の各撮像素
子面上に設けた色フィルターの配列を示した説明図

【図１４】 従来の撮像装置の要部概略図

【図１５】 従来の撮像装置の撮像素子面上に設けた色
フィルターの配列を示した説明図

【図１６】 従来の撮像装置の撮像素子面上に設けた色
フィルターの配列を示した説明図

【図１７】 従来の２板式の撮像装置の要部概略図

【図１８】 従来の３板式の撮像装置の要部概略図

【符号の説明】

１ 第１の光学系 ２ 第２の光学系 ３ 第３の光学系 ４ 第４の光学系 ２１ 第１結像面 ３１ 第１の撮像手段 ４１ 第２の撮像手段 ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ レンズ系 ４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 撮像素子 ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５１Ｄ サンプルホールド
回路 ５２Ａ，５２Ｂ サンプルホールド
回路 ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ アナログ−デジタ
ル変換回路 ５４Ａ，５４Ｂ アナログ−デジタ
ル変換回路 ５５Ａ，５５Ｂ，５５Ｃ，５５Ｄ メモリ ５６Ａ，５６Ｂ メモリ ５７ 輝度信号処理回路 ５８ カラー信号処理回路

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光学系により被写体像を予定結像
   面に形成し、該第１の光学系の光軸上であって該予定結
   像面近傍に配置した第２の光学系と、該第１の光学系の
   光軸上であって該第２の光学系の後方に配置した第３の
   光学系とで該予定結像面に形成した被写体像の全てを第
   １の撮像手段に再結像し、該第１の光学系の光軸外に光
   軸を有し、該第２の光学系の後方に配置した第４の光学
   系で該予定結像面に形成した被写体像の一部を第２の撮
   像手段に再結像し、該第１の撮像手段と該第２の撮像手
   段とで得られる画像情報を利用して高精細な画像情報を
   得るようにした撮像装置であって、 該第１の撮像手段面上に所定の分光特性を有するフィル
   ターを設け、該第２の撮像手段面上に該所定の分光特性
   と異なる分光特性を有するフィルターを設けたことを特
   徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記第４の光学系は複数のレンズ系を有
   しており、前記第２の撮像手段は該複数のレンズ系に対
   応した複数の撮像素子を有していることを特徴とする請
   求項１記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記第４の光学系の複数のレンズ系は前
   記第１の光学系が形成する被写体像を複数の領域に分割
   したときの各領域の被写体像を各々対応する撮像素子面
   上に結像させていることを特徴とする請求項２記載の撮
   像装置。
4. 【請求項４】 前記第３の光学系と前記第４の光学系の
   複数のレンズ系とはそれぞれ結像倍率が異なることを特
   徴とする請求項２又は３記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記第１の撮像手段からの出力信号を用
   いて低周波域の映像信号を形成し、前記第２の撮像手段
   を構成する複数の撮像素子からの出力信号を用いて高周
   波域の映像信号を形成したことを特徴とする請求項２、
   ３又は４記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記第１の撮像手段からの出力信号を用
   いて色信号を形成し、前記第２の撮像手段を構成する複
   数の撮像素子からの出力信号を用いて輝度信号を形成し
   たことを特徴とする請求項２、３、４又は５記載の撮像
   装置。
7. 【請求項７】 前記第１の撮像手段面上に設けるフィル
   ターは分光特性が異なる複数の領域を有することを特徴
   とする請求項１記載の撮像装置。
8. 【請求項８】 前記第２の撮像手段を構成する複数の撮
   像素子面上に輝度色光特性の分光特性を有するフィルタ
   ーを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像
   装置。
9. 【請求項９】 前記第２の撮像手段を構成する複数の撮
   像素子面上に緑色光特性の分光特性を有するフィルター
   を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装
   置。
10. 【請求項１０】 前記第２の撮像手段を構成する複数の
    撮像素子は少なくともラインセンサーより成っているこ
    とを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
11. 【請求項１１】 被写体像を第１の光学系により予定結
    像面に結像させ、該予定結像面近傍に配置した第１の光
    学系と光軸を同じくする第２の光学系と該第２の光学系
    の後方であって該第１の光学系との光軸を一致させて配
    置した第３の光学系とにより予定結像面に形成した被写
    体像の全てを第１の撮像手段面上に結像させると共に、
    該予定結像面に結像した被写体像を分割した複数の領域
    を、該第１の光学系の光軸と異なる光軸を有する複数の
    レンズ系を有し該第２の光学系の後方に配置した第４の
    光学系によりそれぞれの光学系に対応する複数の撮像素
    子を有する第２の撮像手段の該複数の撮像素子面上に各
    々結像させ、該複数の撮像素子からの画像情報を合成し
    て全被写体像に関する画像情報を得るようにした撮像装
    置であって、 該第１の撮像手段面上に所定の分光特性を有するフィル
    ターを設け、該第２の撮像手段を構成する複数の撮像素
    子面上に該所定の分光特性と異なる分光特性を有するフ
    ィルターを設けたことを特徴とする撮像装置。
12. 【請求項１２】 前記第３の光学系と前記第４の光学系
    の複数のレンズ系とはそれぞれ結像倍率が異なることを
    特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
13. 【請求項１３】 前記第１の撮像手段からの出力信号を
    用いて低周波域の映像信号を形成し、前記第２の撮像手
    段を構成する複数の撮像素子からの出力信号を用いて高
    周波域の映像信号を形成したことを特徴とする請求項１
    １又は１２記載の撮像装置。
14. 【請求項１４】 前記第１の撮像手段からの出力信号を
    用いて色信号を形成し、前記第２の撮像手段を構成する
    複数の撮像素子からの出力信号を用いて輝度信号を形成
    したことを特徴とする請求項１１又は１２記載の撮像装
    置。
15. 【請求項１５】 前記第１の撮像手段面上に設けるフィ
    ルターは分光特性が異なる複数の領域を有することを特
    徴とする請求項１１記載の撮像装置。
16. 【請求項１６】 前記第２の撮像手段を構成する複数の
    撮像素子面上に輝度色光特性の分光特性を有するフィル
    ターを設けたことを特徴とする請求項１１又は１２記載
    の撮像装置。
17. 【請求項１７】 前記第２の撮像手段を構成する複数の
    撮像素子面上に緑色光特性の分光特性を有するフィルタ
    ーを設けたことを特徴とする請求項１１又は１２記載の
    撮像装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の撮像手段を構成する複数の
    撮像素子は少なくともラインセンサーより成り、該ライ
    ンセンサーを走査することによって、前記被写体像を分
    割した領域の画像情報を得ることを特徴とする請求項１
    １又は１２記載の撮像装置。