DE69228629T2

DE69228629T2 - Anordnung von mehreren Bildsensoren in einer Videokamera

Info

Publication number: DE69228629T2
Application number: DE69228629T
Authority: DE
Inventors: Okino Tadashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2012-06-19
Also published as: US5386228A; EP0519719A3; EP0519719B1; EP0519719A2; DE69228629D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung, die eine Vielzahl von Bildaufnahmeröhren oder eine Bildaufnahmeplatine wie beispielsweise ein CCD-Element, ein MOS- Element oder dergleichen als Bildaufnahmeelement umfaßt.
Eine Bildaufnahmevorrichtung, die unter Verwendung eines Bildaufnahmeelements wie beispielsweise einem CCD-Element fotoelektrisch Bildlicht eines Objekts konvertiert und das konvertierte elektrische Signal zum Anzeigen oder Aufzeichnen eines Objektbilds verarbeitet, ist bekannt. Als Bildaufnahmeelement, das als fotoelektrisches Umwandlungselement verwendet wird, können in Übereinstimmung mit dem zurückliegenden Fortschritt der IC-Technologien Elemente mit mehreren hunderttausend Pixeln massenproduziert werden, und werden üblicherweise in Heim-Videokameras eingesetzt. Um einer Forderung von Benutzern nach hoher Qualität zu entsprechen, wechseln sogenannte "Hi-Vision"-Standard- Bildaufnahmevorrichtungen, die eine höhere Bildqualität als die existierenden Standard-NTSC-Einrichtungen gewährleisten können, aus einer Prototypenphase in eine Phase praktischer Anwendung. Das Standard-Hi-Vision-Bildaufnahmeelement erfordert einen Integrationsgrad von bis zu etwa zwei Millionen Pixel sowie hochgradige Herstellungsverfahren, die zu einem sehr teuren Element führen. Darüber hinaus beträgt die Signallesefrequenz bis zu einigen zehn MHz und erfordert infolgedessen qualitativ hochwertige Schaltungstechniken.
Unter diesen Bedingungen kann eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen, die in einer konventionellen Heim-Video-Kamera verwendet werden und mehrere hunderttausend Pixel haben, benachbart zueinander auf einer Bilderzeugungsebene eines Objektbilds angeordnet werden, um eine hohe Auflösung entsprechend mehreren Millionen Pixeln zu erhalten. Da jedoch die Bildaufnahmeelemente normalerweise in Gehäusen eingeschlossen sind, können sie in einer einzigen Ebene nicht eng benachbart zueinander angeordnet werden. Daher muß das vorstehend erwähnt teure, hoch integrierte Bildaufnahmeelement, das die hochwertige Technologie erfordert, verwendet werden.
Um die Auflösung zu vergrößern, muß in einer herkömmlichen Bildaufnahmeeinrichtung das hochintegrierte Bildaufnahmeelement verwendet werden, welches zu einer teuren Einrichtung und der Notwendigkeit schwieriger Schaltungstechniken führt.
Die Anzahl von Pixeln eines Bildaufnahmeelements, das in einer Einheitsbildgröße hergestellt werden kann, wird in Übereinstimmung mit dem zukünftigen Fortschreiten von Halbleiter-Herstellungsverfahren zweifellos zunehmen. Jedoch wird dann, wenn die Anzahl von Pixeln des Bildaufnahmeelements erhöht wird, die Fläche pro Pixel fast umgekehrt proportional zu der Anzahl von Pixeln verringert. Infolgedessen wird die Menge einfallenden Lichts pro Pixel im Verhältnis zur Fläche pro Pixel verringert, so daß sich dementsprechend die Empfindlichkeit verringert.
Dasselbe gilt für eine Bildaufnahmeröhre. D. h., mit zunehmender Verringerung der Punktgröße eines Elektronenstrahls kann die Auflösung vergrößert werden. Jedoch wird die Empfindlichkeit aus demselben Grund wie vorstehend beschrieben verringert.
Bei einer konventionellen Bildaufnahmevorrichtung wie vorstehend beschrieben wird, wenn die Lichteinfallsmenge verringert wird, die Empfindlichkeit verringert, so daß sich die Bildqualität eines dunklen Abschnitts (Abschnitt mit niedriger Helligkeit) eines Objekts besonders verschlechtert. Um eine Verringerung des Signal/Rauschabstands S/N zu verhindern, muß darüber hinaus der Standard-Signalpegel eines Bildaufnahmeelements auf einen relativ hohen Wert festgelegt werden.
Die Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorstehend erwähnten Probleme und soll eine preisgünstige Bildaufnahmevorrichtung bereitstellen, die eine hohe Auflösung durch Vergrößern der Anzahl effektiver Pixel ohne Verwendung eines hoch integrierten Bildaufnahmeelements erreichen und die Bildqualität mit einer einfachen Schaltung verbessern kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Bildaufnahmevorrichtung bereitzustellen, die eine Schwankung der Empfindlichkeit zwischen Bildaufnahmeelementen korrigieren kann, wenn eine Vielzahl konventioneller Bildaufnahmeelemente verwendet wird, um die Anzahl effektiver Pixel zu vergrößern, und die frei von Helligkeits-Ungleichmäßigkeiten ist.
Das US-Patent Nr. US-A-4940309 offenbart eine Bilderfassungsvorrichtung, an der eine Anzahl von weniger leistungsfähigen Sensoren einen einzelnen leistungsfähigeren Sensor ersetzen kann, und offenbart einen Strahlteiler zum Teilen eines Bilds in zwei Teile, so daß zwei Signale, die das Bild darstellen, verarbeitet werden können.
Das Internationale Patent Nr. WO90/02466 offenbart eine Station zur Verwendung in einem Telekonferenzsystem, die eine Anordnung beinhaltet, die eine Vielzahl vom Erfassungseinrichtungen umfaßt, von denen jede ein Unterbild bereitstellt. Die Unterbilder werden erzeugt, um eine Videoanzeige mit hoher Auflösung bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wird eine Bildaufnahmeeinrichtung wie in Patentanspruch 1 angegeben bereitgestellt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen entnehmbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das einen Hauptabschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 2A und 2B sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 1 zeigen;
Fig. 3 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren zweier Teile von Bildinformation, die in Fig. 2 gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 5A bis 5D sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 4 zeigen;
Fig. 6 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 5A bis 5D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 1 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 8A und 8B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 9A und 9B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 11A und 11B sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 10 zeigen;
Fig. 12 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren zweier Teile von Bildinformation, die in Fig. 11A und 11B gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 13A bis 13E sind erklärende Ansichten, die Zustände zum Erhalten eines Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten in dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen;
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 10 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 15A und 15B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Teilungen in dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist eine erklärende Ansicht, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 16 zeigt;
Fig. 18A bis 18D sind erklärende Ansichten, die Zustände zum Erhalten eines Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten in dem im Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigen;
Fig. 19A und 19B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 21A und 21B sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 20 zeigen;
Fig. 22 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren zweier Teile von Bildinformation, die in Fig. 21A und 21B gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 23A und 23B sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten auf den jeweiligen Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 20 zeigen;
Fig. 24 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 25A bis 25D sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 24 zeigen 24;
Fig. 26 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 25A bis 25D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 27A bis 27D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten auf den in Fig. 24 gezeigten jeweiligen Bilderzeugungsebenen zeigen;
Fig. 28 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 20 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 29 ist eine erklärende Ansicht, die eine Basiseinheit zeigt, wenn die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht wird;
Fig. 30A und 30B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 31 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren zweier Teile von Bildinformation, die in Fig. 30A und 30B gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 32A und 32B sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten von Bildaufnahmeelementen in der in Fig. 30A und 30B gezeigten Anordnung zeigen;
Fig. 33 ist eine erklärende Ansicht, die ein Basiseinheit zeigt, wenn die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht wird;
Fig. 34A bis 34D sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 35 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 34A bis 34D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 36A bis 36D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten der in Fig. 34A bis 34D gezeigten Bildaufnahmeelemente zeigen;
Fig. 37 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 38A und 38B sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 37 zeigen;
Fig. 39 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von zwei Teilen von Bildinformation, die in Fig. 38A und 38B gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 40 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung einer Bildaufnahmeeinheit mit einem Bildaufnahmeelement gemäß Fig. 37 zeigt;
Fig. 41 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmeeinrichtung der in Fig. 37 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 42 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betriebsablauf der in Fig. 41 gezeigten Schaltung zeigt;
Fig. 43 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung einer Bildaufnahmeeinheit x1 zeigt, wenn eine Weißbalance-Einstellung durch die in Fig. 41 gezeigte Schaltung durchgeführt wird;
Fig. 44 ist ein Blockdiagramm, das eine Anordnung von Bildaufnahmeeinheiten x2 bis x4 zeigt, wenn eine Weißbalance- Einstellung durch die in Fig. 41 gezeigte Schaltung durchgeführt wird;
Fig. 45 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 46A bis 46D sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 45 zeigen;
Fig. 47 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von zwei Teilen von Bildinformation, die in Fig. 46A und 46B gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 48 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 45 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 49A und 49B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 50A und 50B sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelementen in dem in Fig. 45 gezeigten Ausführungsbeispiel erhöht ist;
Fig. 51 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines neunten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 52A bis 52D sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 51 zeigen;
Fig. 53 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 52A bis 52D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 54A bis 54D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten eines Bildaufnahmeelement-Chips, der in Fig. 52A bis 52D gezeigt ist, zeigen;
Fig. 55 ist eine Aufsicht, die eine detaillierte Struktur eines normalen Bildaufnahmeelement-Chips zeigt;
Fig. 56 ist eine Aufsicht, die eine detaillierte Struktur eines Bildaufnahmeelement-Chips, der in Fig. 54A bis 54D gezeigt ist, zeigt;
Fig. 57 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem eine Eingangs/Ausgangsschaltung zwischen den Lichtempfangsabschnitten des in Fig. 56 gezeigten Halbleiterchips angeordnet ist;
Fig. 58 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Eingangsseite in dem in Fig. 57 gezeigten Halbleiterchip gemultiplext wird;
Fig. 59 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Ausgangsseite in dem in Fig. 57 gezeigten Halbleiterchip gemultiplext wird;
Fig. 60 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem ein Multiplexer an der Ausgangsseite einer Ausgangsschaltung in dem in Fig. 59 gezeigten Halbleiterchip angeordnet ist;
Fig. 61 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 51 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 62 ist eine erklärende Ansicht, die ein Basiseinheit zeigt, wenn die Anzahl effektiver Pixel erhöht ist;
Fig. 63A bis 63D sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl von Bildaufnahmeelement- Chips erhöht ist;
Fig. 64 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 63A bis 63D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 65A bis 65D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten des in Fig. 63A bis 63D gezeigten Bildaufnahmeelement-Chips zeigen;
Fig. 66 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten eines zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 67A bis 67D sind erklärende Ansichten, die Zustände von Bilderzeugungsebenen gemäß Fig. 66 zeigen;
Fig. 68 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von vier Teilen von Bildinformation, die in Fig. 67A bis 67D gezeigt sind, erhalten wird;
Fig. 69A bis 69D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten eines in Fig. 67A bis 67D gezeigten Bildaufnahmeelement-Chips zeigen;
Fig. 70 ist ein Diagramm, das eine detaillierte Anordnung des in Fig. 69A bis 69D gezeigten Bildaufnahmeelement-Chips zeigt;
Fig. 71 ist ein Diagramm, das eine Anordnung zeigt, in der Lichtempfangsabschnitte des in Fig. 70 gezeigten Halbleiterchips durch Verdrahtungsleitungen verbunden sind;
Fig. 72 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 66 gezeigten Anordnung zeigt;
Fig. 73 ist eine erklärende Ansicht, die ein Basiseinheit zeigt, wenn die Anzahl effektiver Pixel erhöht ist;
Fig. 74A bis 74D sind erklärende Ansichten, die ein Beispiel zeigen, in dem die Anzahl effektiver Pixel erhöht ist;
Fig. 75 ist eine erklärende Ansicht, die einen Zustand zeigt, der durch Synthetisieren von Bildinformation, die in Fig. 74 gezeigt ist, erhalten wird;
Fig. 76A bis 76D sind erklärende Ansichten, die Einstellbeispiele von Lichtempfangsabschnitten des in Fig. 74 gezeigten Bildaufnahmeelement-Chips zeigen;
Fig. 77A bis 77C sind erklärende Ansichten von Bilderzeugungsebenen eines optischen Systems;
Fig. 78A und 78B sind erklärende Ansichten von Bilderzeugungsebenen eines optischen Systems gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 79 ist ein Diagramm, das eine Anordnung eines optischen Systems in Übereinstimmung mit einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 80A bis 80E sind erklärende Ansichten von Bilderzeugungsebenen eines optischen Systems in Übereinstimmung mit einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 81 ist ein Diagramm, das eine elektrische Schaltung eines elften Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 82 ist eine erklärende Ansicht einer Basiseinheit eines optischen Systems als ein erweitertes Beispiel des elften Ausführungsbeispiels;
Fig. 83A bis 83C sind erklärende Ansichten von Bilderzeugungsebenen des optischen Systems des in Fig. 82 gezeigten erweiterten Beispiels;
Fig. 84 ist eine erklärende Ansicht einer Basiseinheit eines optischen Systems als ein erweitertes Beispiel des zwölften Ausführungsbeispiels;
Fig. 85D bis 85E sind erklärende Ansichten von Bilderzeugungsebenen des optischen Systems des in Fig. 84 gezeigten erweiterten Beispiels;
Fig. 86 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 87 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betriebsablauf der in Fig. 86 gezeigten Schaltung zeigt; und
Fig. 88 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Hauptkomponenten einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 1 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung umfaßt eine Abbildungslinse 1, durch die Bildaufnahmelicht L von einem Objekt hindurchtritt, und einen Strahlteiler 2 als eine Einrichtung zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1 und L2 gleicher Lichtmengen und Erzeugen von Objekt bildern an unterschiedlichen Positionen. Der Strahlteiler 2 umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (z. B. CCD-Elementen) 101 bis 104, deren Lichtempfangsabschnitte auf Bilderzeugungsebenen A und B der geteilten Objektbilder angeordnet sind. Die Lichtempfangsabschnitte sind auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern (in diesem Fall in vier Bilder) geteilt bzw. aufgespalten wird. Im einzelnen wird, da die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 in Gehäuse eingeschlossen sind, ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B aufgeteilt, und die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 sind so an nicht benachbarten Positionen angeordnet, daß sie sich gegenseitig nicht stören. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 3 zum Empfangen von Bildinformationen von den Bildaufnahmeelementen 101 bis 104, um das ganze Objektbild zu synthetisieren bzw. zusammenzufügen.
An der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorstehend erwähnten Anordnung wird das von einem Objekt durch die Linse 1 empfangene Bildaufnahmelicht L in Form der Strahlen L1 und L2 mit gleichen Lichtmengen entlang zweier durch den Strahlteiler 2 aufgeteilter optischer Pfade geführt, so daß die Strahlen L1 und L2 die entsprechenden Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) A und B erreichen. Auf diese Art und Weise werden Objektbilder, die die gleiche Größe und die gleiche Helligkeit haben, auf den Bilderzeugungsebenen A und B erzeugt. Fig. 2A und 2B zeigen Zustände der Bilderzeugungsebenen A und B. Fig. 2A zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene A, und Fig. 2B zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene B.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B wird ein Objektbild in vier Bilder geteilt. Auf der Bilderzeugungsebene A befinden sich Lichtempfangsabschnitte a1 und a2 der Bildaufnahmeelemente 101 und 103 jeweils an der ersten bzw. der dritten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Auf der Bilderzeugungsebene B befinden sich Lichtempfangsabschnitte b1 und b2 der Bildaufnahmeelemente 102 und 104 jeweils an der zweiten und vierten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Vier Teile von Bildinformation bzw. Teilbildinformationen, die von den Bildaufnahmeelementen 101 bis 104 fotoelektrisch konvertiert wurden, werden der Bildsynthetisierschaltung 3 zugeführt und werden zusammengefügt, wie in Fig. 3 gezeigt, wodurch ein insgesamt vollständiges Objektbild erzeugt wird.
Die Gesamtanzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen A und B kann das Vierfache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements betragen, so daß eine Auflösung äquivalent der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der vierfachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelements verwendet wird, erhalten werden kann und infolgedessen ein Bild mit verbesserter Bildqualität erhalten wird. Da konventionelle Bildaufnahmeelemente, wie sie in einer Heim-Videokamera eingesetzt werden, verwendet werden können, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, kann eine preisgünstige Bildaufnahmevorrichtung durch eine einfache Schaltung aufgebaut werden.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das das zweite Ausführungsbeispiel einer Bildaufnahmevorrichtung zeigt.
Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 4 bezeichnen die gleichen Teile wie in Fig. 1. Fig. 4 veranschaulicht nur ein optisches Bildaufnahmesystem.
In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl geteilter optischer Pfade des Bildaufnahmelichts L verdoppelt, d. h. vier im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, und es sind drei Strahlteiler 2a, 2b und 2c angeordnet. Diese Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben jeweils Reflektivitäten von 25% (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2) und führen Strahlen L1, L2, L3 und L4 mit gleichen Lichtmengen vier Bilderzeugungsebenen A, B, C und D zu, so daß infolgedessen Objektbilder mit derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D erzeugt werden. Das Objektbild auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D wird in eine Vielzahl von Bildern geteilt, und Lichtempfangsabschnitte von (nicht gezeigten) Bildaufnahmeelementen sind an nicht benachbarten Teil-Positionen der Bilder angeordnet. Teile von Bildinformation von diesen Bildaufnahmeelementen werden zusammengefügt, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Objektbild in 16 Bilder (4 · 4 in den waagerechten und senkrechten Richtungen) auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D aufgeteilt, wie in Fig. 5A bis 5D gezeigt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten vier Teil-Positionen auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet. Im einzelnen sind auf der in Fig. 5A gezeigten Bilderzeugungsebene A Lichtempfangsabschnitte a1, a2, a3 und a4 jeweils an der ersten, dritten, neunten und elften Position angeordnet. Auf der in Fig. 5B gezeigten Bilderzeugungsebene B sind Lichtempfangsabschnitte b1, b2, b3 und b4 jeweils an der zweiten, vierten, zehnten und zwölften Position angeordnet. Auf der in Fig. 5C gezeigten Bilderzeugungsebene C sind Lichtempfangsabschnitte c1, c2, c3 und c4 jeweils an der fünften, der siebten, der dreizehnten und der fünfzehnten Position angeordnet. Auf der in Fig. 5D gezeigten Bilderzeugungsebene D sind Lichtempfangsabschnitte d1, d2, d3 und d4 jeweils an der sechsten, achten, vierzehnten und sechzehnten Position angeordnet.
Bildinformation eines Objekt, die durch die 16 Lichtempfangsabschnitte a1 bis a4, b1 bis b4, c1 bis c4 und d1 bis d4 in den vorstehend erwähnten Anordnungszuständen der Bildaufnahmeelemente auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D getrennt aufgenommen wird, wird von der Bildsynthetisierschaltung wie vorstehend beschrieben synthetisiert. Fig. 6 zeigt den Zustand der synthetisierten Bildinformationen und veranschaulicht Beiträge der jeweiligen Lichtempfangsabschnitte zum Objektbild. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements, so daß eine Auflösung erhalten werden kann, die äquivalent zu der ist, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der gegenüber der eines konventionellen Bildaufnahmeelement 16-fachen Anzahl von Pixeln verwendet wird, so daß infolgedessen ein Bild mit höherer Bildqualität als derjenigen des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels erhalten wird.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 1 gezeigten Anordnung zeigt. Die in Fig. 7 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmeeinheit X1 umfaßt das Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 101, das in Fig. 1 gezeigt ist, einen Treiber 111 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 101, ein Abtast- und Halteschaltung bzw. S/H-Schaltung 121 zum Abtasten und Halten eines Ausgangs des Bildaufnahmeelements 101, einen A/D-Umsetzer 131 zum Konvertieren von abgetasteter/gehaltener analoger Bildinformation in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 141 zum Speichern der digitalen Bildinformation. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4, die die gleiche Anordnung wie die der Bildaufnahmeeinheit X1 haben. Im einzelnen umfassen die Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4 jeweils die Bildaufnahmeelemente 102, 103 und 104, die in Fig. 1 gezeigt sind, Treiber 112, 113 und 114, S/H-Schaltungen 122, 123 und 124, A/D-Umsetzer 132, 133 und 134, und Bildspeicher 142, 143 und 144, wie in der Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet weiter eine einzige Takterzeugungsschaltung 4. Das Be triebsablauf-Zeitverhalten der Treiber 111 bis 114, der S/H-Schaltungen 121 bis 124, der A/D-Umsetzer 131 bis 134 und der Bildspeicher 141 bis 199 der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 werden durch ein von der Takterzeugungsschaltung 4 ausgegebenes Zeitsteuersignal gesteuert. Darüber hinaus werden auch die Ansteueroperationen der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 von diesem Zeitsteuersignal gesteuert. Der Betriebsablauf der Bildsynthetisierschaltung 3 wird ebenfalls durch das Zeitsteuersignal von der Takterzeugungsschaltung 4 gesteuert. Ein Bildsignal aus einem Ausgangsanschluß 5 wird an eine Anzeige oder ein Aufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) ausgegeben.
Der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 haben jeweils die Lichtempfangsabschnitte a1, b1, a2 und b2, die in Fig. 2A und 2B und Fig. 3 gezeigt sind, und Teile von Bildinformation der vorstehend beschriebenen vier Teil-Objektbilder werden jeweils in den Bildspeichern 141 bis 144 gespeichert. Die in den Bildspeichern 141 bis 144 gespeicherten Teil-Bildinformationen werden in Antwort auf das Signal von der Takterzeugungsschaltung 4 ausgelesen, und werden der Bildsynthetisierschaltung 3 zugeführt. Die Bildsynthetisierschaltung 3 fügt die Bildinformationen des gesamten Objekts zusammen, und ein Bildsignal, das durch Aufnehmen eines Objekts erhalten wird, wird von dem Ausgangsanschluß 5 ausgegeben.
Die Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 4 gezeigten Anordnung kann durch Anordnen von 16 Bildaufnahmeeinheiten gemäß Fig. 7 verwirklicht werden. Teile von Bildinformation von den Bildaufnahmeeinheiten brauchen nur der Bildsynthetisierschaltung zugeführt zu werden, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
Die vorstehend erwähnten Bildspeicher 141 bis 144 und die Bildsynthetisierschaltung 3 können unter Verwendung bekannter Speicher und Steuerungsverfahren, die normalerweise verwendet werden, leicht dargestellt werden. Daher wird ei ne detaillierte Beschreibung dieser Speicher und der Bildsynthetisierschaltung weggelassen. Darüber hinaus können mehr Strahlteiler als diejenigen in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Anzahl von Teil- Objektbildern auf jeder Bilderzeugungsebene zu erhöhen und dadurch ein Bild mit einer höheren Auflösung zu erhalten.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte a1 und b1 in einer in Fig. 8A gezeigten Einheit nebeneinander angeordnet werden, die Anzahl von Bildaufnahmeelementen unendlich erhöht werden. Fig. 8B zeigt einen Fall, in dem Lichtempfangsabschnitte a und b aus acht Abschnitten bestehen.
In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte a1, b1, c1 und d1 in den senkrechten und waagerechten Richtungen in einer in Fig. 9 gezeigten Einheit angeordnet werden, die Anzahl von Bildaufnahmeelementen unendlich erhöht werden. Fig. 9B zeigt einen Fall, in dem Lichtempfangsabschnitte a, b, c und d aus 64 Abschnitten bestehen werden.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein optischer Bilderzeugungspfad, der in beispielsweise einer existierenden Mehrplatinen-Kamera für industrielle Anwendungen verwendet wird, in durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht werden, und kann ein Bild, das eine höhere Bildqualität hat, erhalten werden. Wenn zum Beispiel ein Bildaufnahmeelement, das vierhunderttausend Pixel hat und in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, gemäß der Erfindung angepaßt wird, kann die Anzahl von Pixeln in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel 1,6 Millionen und in dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel 6,4 Millionen erreichen. Wenn die Bildgröße weiter vergrößert wird, kann die Anzahl effektiver Pixel unendlich erhöht werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in Übereinstimmung mit den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen Bildaufnahmelicht von einem Objekt in eine Vielzahl von Strahlen mit gleichen Lichtmengen geteilt und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn das Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird, und Teile von Bildinformation werden später zusammengefügt. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung konventioneller Bildaufnahmeelemente erhöht werden, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, und die Bildqualität kann bei niedrigen Kosten durch eine einfache Anordnung verbessert werden.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 10 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Abbildungslinse 1, durch welche das Bildaufnahmelicht L von einem Objekt hindurchtritt, und einen Strahlteiler 2 als Teileinrichtung zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1 und L2 gleicher Lichtmengen und Erzeugen von Objektbildern an unterschiedlichen Positionen. Der Strahlteiler 2 umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (z. B. CCD-Elementen) 101 bis 104, deren Lichtempfangsabschnitte auf Bilderzeugungsebenen A und B der geteilten Objektbilder angeordnet sind. Die Lichtempfangsabschnitte sind auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern (in diesem Fall in vier Bilder) geteilt wird. Im einzelnen wird, da die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 in Gehäuse eingeschlossen sind, ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B aufgeteilt, und die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 sind so an nicht be nachbarten Positionen angeordnet, daß sie sich gegenseitig nicht stören. Jeder der Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 ist so angeordnet, daß er die benachbarte Teil-Position einer anderen Bilderzeugungsebene teilweise überlappt. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 3 zum Empfangen von Bildinformationen von den Bildaufnahmeelementen 101 bis 104, um das ganze Objektbild zu synthetisieren bzw. zusammenzufügen, und eine Korrekturschaltung 4 zum Vergleichen von Ausgangssignalen von den Überlappungsabschnitten der Bildaufuahmeelemente 101 bis 104, um ihre Empfindlichkeitspegel einzustellen.
An der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorstehend erwähnten Anordnung wird das von einem Objekt durch die Linse 1 empfangene Bildaufnahmelicht L in Form der Strahlen L1 und L2 mit gleichen Lichtmengen entlang zweier durch den Strahlteiler 2 aufgeteilter optischer Pfade geführt, so daß die Strahlen L1 und L2 die entsprechenden Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) A und B erreichen. Auf diese Art und Weise werden Objektbilder, die die gleiche Größe und die gleiche Helligkeit haben, auf den Bilderzeugungsebenen A und B erzeugt. Fig. 11A und 11B zeigen Zustände der Bilderzeugungsebenen A und B. Fig. 11A zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene A, und Fig. 11B zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene B.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B wird ein Objektbild in vier Bilder geteilt. Auf der Bilderzeugungsebene A befinden sich Lichtempfangsabschnitte a1 und a2 der Bildaufnahmeelemente 101 und 103 jeweils an der ersten bzw. der dritten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Auf der Bilderzeugungsebene B befinden sich Lichtempfangsabschnitte b1 und b2 der Bildaufnahmeelemente 102 und 104 jeweils an der zweiten und vierten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Vier Teile von Bildinformation bzw. Teilbildinformationen, die von den Bildaufnah meelementen 101 bis 104 fotoelektrisch konvertiert wurden, werden der Bildsynthetisierschaltung 3 zugeführt und werden zusammengefügt, wie in Fig. 12 gezeigt, wodurch ein insgesamt vollständiges Objektbild erzeugt wird.
Die Gesamtanzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen A und B kann das Vierfache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements betragen, so daß eine Auflösung äquivalent der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der vierfachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelements verwendet wird, erhalten werden kann und infolgedessen ein Bild mit verbesserter Bildqualität erhalten wird. Da konventionelle Bildaufnahmeelemente, wie sie in einer Heim-Videokamera eingesetzt werden, verwendet werden können, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, kann eine preisgünstige Bildaufnahmevorrichtung durch eine einfache Schaltung aufgebaut werden.
Wenn die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 Schwankungen der Empfindlichkeit unterliegen, entsteht in einem abschließend synthetisierten Bild eine Helligkeits-Ungleichmäßigkeit. Um diese Schwankung zu korrigieren, sind in diesem Ausführungsbeispiel die vorstehend erwähnten Überlappungsabschnitte für die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 bereitgestellt, und werden die Ausgangssignale der Überlappungsabschnitte miteinander verglichen, um die Empfindlichkeitspegel der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 einzustellen. Die Empfindlichkeitskorrektur wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Aus Vereinfachungsgründen wird nachstehend beispielhaft ein Fall erläutert, in dem die Anzahl von Teilbildebenen in dem in Fig. 10 gezeigten optischen System zwei ist.
Im einzelnen wird, wie in Fig. 13A gezeigt, eine Bildebene in zwei Abschnitte geteilt, d. h. einen von einer durchgezogenen Linie umrandeten Abschnitt X1 und einen von einer durchbrochenen Linie umrandeten Abschnitt X2, wobei diese Abschnitte zwischen sich einen Überlappungsabschnitt haben.
Auf einer Bilderzeugungsebene A ist ein Lichtempfangsabschnitt a eines Bildaufnahmeelements angeordnet, um einen schraffierten Teil entsprechend dem Abschnitt X1 abzudecken, wie in Fig. 13B gezeigt. Auf der anderen Bilderzeugungsebene B ist ein Lichtempfangsabschnitt b eines anderen Bildaufnahmeelements angeordnet, um einen schraffierten Teil entsprechend dem Abschnitt X2 abzudecken, wie in Fig. 13C gezeigt. Auf diese Art und Weise wird ein in Fig. 13D gezeigter schraffierter Abschnitt teilweise als Bildaufnahmebereiche der Bildaufnahmeelemente mit den Lichtempfangsabschnitten a und b eingeschlossen. Daher wird eines der beiden Bildaufnahmeelemente als Referenzelement festgelegt, und wird die Verstärkung des Ausgangs des anderen Bildaufnahmeelements gesteuert, so daß die beiden Ausgangssignale des Überlappungsabschnitts auf der Bildebene einander gleich sind. Infolgedessen können eine Schwankung der Empfindlichkeit zwischen den beiden Bildaufnahmeelementen korrigiert und eine Helligkeits-Ungleichmäßigkeit beseitigt werden. Wenn eine endgültiges Ausgangssignal erhalten wird, werden Bildinformationen, die der gesamten Oberfläche des Lichtempfangsabschnitts a eines Bildaufnahmeelements entsprechen, und Bildinformationen, die nur einem Abschnitt entsprechen, der den Lichtempfangsabschnitt a nicht überlappt, des Lichtempfangsabschnitts b des anderen Bildaufnahmeelements verwendet, um ein vollständiges Objektbild zu synthetisieren, wie in Fig. 13E gezeigt.
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 10 gezeigten Anordnung zeigt. In diesem Fall wird beispielhaft ein Fall erläutert, in dem eine Bildebene in zwei Teile geteilt wird, wie in Fig. 13A bis 13E. Die in Fig. 14 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmeeinheit X1 umfaßt das in Fig. 10 gezeigte Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 101, einen Treiber 111 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 101, eine S/H-Schaltung 121 zum Abtasten und Halten eines Ausgang des Bildaufnahmeelements 101, einen A/D-Umsetzer 131 zum Konvertieren von abgetasteter/gehaltener analoger Bildinformation in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 141 zum Speichern der digitalen Bildinformation. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildaufnahmeeinheit X2 mit derselben Anordnung wie der der Bildaufnahmeeinheit X1. Im einzelnen umfaßt die Bildaufnahmeeinheit X2 das in Fig. 10 gezeigte Bildaufnahmeelement 102, einen Treiber 112, eine S/H-Schaltung 122, einen A/D-Umsetzer 132 und einen Bildspeicher 142, wie an der Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine einzige Takterzeugungsschaltung 5. Das Betriebsablauf-Zeitverhalten der Treiber 111 und 112, der S/H-Schaltungen 121 und 122, der A/D-Umsetzer 131 und 132 und der Bildspeicher 141 und 142 werden durch ein von der Takterzeugungsschaltung 5 ausgegebenes Zeitsteuersignal gesteuert. Die Ansteueroperationen der Bildaufnahmeelemente 101 und 102 werden ebenfalls durch dieses Zeitsteuersignal gesteuert. Der Betriebsablauf der Bildsynthetisierschaltung 3 wird ebenso durch das Zeitsteuersignal von der Takterzeugungsschaltung 5 gesteuert, und ein Bildsignal wird von einem Ausgangsanschluß 6 an eine Anzeige oder ein Aufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) ausgegeben.
Die Bildaufnahmevorrichtung in Fig. 14 beinhaltet ferner Überlappungsabschnitt-Ausleseschaltungen 7a und 7b zum Auslesen der Ausgangssignale aus den Überlappungsabschnitten der Bildaufnahmeelemente, eine Vergleichschaltung 8 zum Vergleichen dieser Ausgangssignale, und eine Koeffizientenschaltung 9 zum Multiplizieren des Ausgangssignals aus der Bildaufnahmeeinheit X2 mit einem Koeffizienten in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis und Zuführen des Produkts zu der Bildsynthetisierschaltung 3. Die vorstehend erwähnten Schaltungen bilden die in Fig. 10 gezeigte Korrekturschaltung 4.
Die Bildaufnahmeelemente 101 und 102 der Bildaufnahmeeinheiten X1 bzw. X2 haben die in Fig. 13B und 13C gezeigten Lichtempfangsabschnitte a und b, und zwei Teile von Bildinformation entsprechend zwei Teil-Objektbildern werden in den Bildspeichern 141 und 142 gespeichert, wie vorstehend beschrieben wurde. Die Bildinformationen, die in jedem der Bildspeicher 141 und 142 gespeichert sind, werden in Antwort auf das Signal von der Takterzeugungsschaltung 5 ausgelesen 5 und der Bildsynthetisierschaltung 3 zugeführt. Die Bildsynthetisierschaltung 3 synthetisiert die Bildinformationen des gesamten Objekts, und ein Bildsignal, das durch fotografieren eines Objekts erhalten wurde, wird von dem Ausgangsanschluß 6 ausgegeben, wie vorstehend beschrieben wurde. In diesem Fall wird Information des schraffierten Überlappungsabschnitts in Fig. 13D der in jedem der Bildspeicher 141 und 142 gespeicherten Bildinformation durch eine entsprechende der Überlappungsabschnitt-Ausleseschaltungen 7a und 7b ausgelesen, und zwei Teile ausgelesener Information werden durch die Vergleichschaltung 8 verglichen. Eine Schwankung der Empfindlichkeit der beiden Bildaufnahmeelemente 101 und 102 wird in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des Vergleichs korrigiert.
Im einzelnen verwendet die Vergleichschaltung 8 eine durchschnittliche Luminanz Y1 des Ausgangssignals aus dem Überlappungsabschnitt des Bildaufnahmeelements 101 als Referenzwert und berechnet ein Verhältnis des Referenzwerts zu einer durchschnittlichen Luminanz Y2 des Ausgangssignals des Überlappungsabschnitts des Bildaufnahmeelements 102. Mit anderen Worten berechnet die Vergleichschaltung 8 K = Y1/Y2. Die Vergleichschaltung 8 führt dann den Koeffizienten K der Koeffizientenschaltung 9 zu.
Die Bildsynthetisierschaltung 3 gibt synthetisierte Bildinformation (Fig. 13E) an dem Ausgangsanschluß 6 durch Nutzen sämtlicher Information in dem Bildspeicher 141 und Information, die durch Multiplizieren von Information in dem Bildspeicher 142 unter Ausschluß von Information des Überlappungsabschnitts mit dem Koeffizienten K erhalten wird, aus.
In der vorstehenden Beschreibung wurde beispielhaft der Fall erläutert, in dem die Bildebene in zwei Teile geteilt wird. Bei Wiederholen dieses Betriebsablaufs kann die Anzahl von Teil-Bildebenenabschnitten erhöht werden. Wenn zum Beispiel eine Bildebene in vier Teile geteilt wird, wie in Fig. 15A gezeigt, werden die Lichtempfangsabschnitte a1, b1, a2 und b2 so angeordnet, daß sie Überlappungsabschnitte (schraffierte Abschnitte) an benachbarten Teil-Positionen haben (in Fig. 15A sind die Lichtempfangsabschnitte aus Gründen leichterer Verständlichkeit geringfügig senkrecht verschoben). Ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K1 des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt b1 wird unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements, das den Lichtempfangsabschnitt a1 hat, berechnet. Dann wird ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K2 des Bildaufnahmeelements, das den Lichtempfangsabschnitt a2 hat, unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements berechnet, das den Lichtempfangsabschnitt b1 hat. Auf vergleichbare Art und Weise wird ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K3 des Bildaufnahmeelements, das den Lichtempfangsabschnitt b2 hat, berechnet. Somit ist der Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt b2 unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt a1 gegeben durch K = K1 · K2 · K3, und die Empfindlichkeitspegel der vier Bildaufnahmeelemente können unter Verwendung dieses Koeffizienten eingestellt werden. Fig. 15B erläutert beispielhaft einen Fall, in dem eine Bildebene unter Verwendung der acht Bildaufnahmeelemente mit Lichtempfangsabschnitten a1 bis a4 und b1 bis b4 in acht Teile geteilt wird. In diesem Fall werden Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizienten K1 bis K7 auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend beschrieben er halten, wodurch somit die Empfindlichkeitspegel sämtlicher der Bildaufnahmeelemente eingestellt werden.
Fig. 16 ist ein Diagramm, das das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 16 bezeichnen die gleichen Teile wie in Fig. 10. Fig. 16 veranschaulicht nur ein optisches Bildaufnahmesystem.
In dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der unterteilten optischen Pfade des Bildaufnahmelichts L verdoppelt, d. h. vier im Vergleich zu dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel, und sind drei Strahlteiler 2a, 2b und 2c angeordnet. Diese Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben Reflektivitäten von jeweils 25% (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2), und Versorgungsstrahlen L1, L2, L3 und L4 haben gleiche Lichtmengen für vier Bilderzeugungsebenen A, B, C und D, so daß Objektbildern mit derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen haben A, B, C und D erzeugt werden. Das Objektbild auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D wird in eine Vielzahl von Bildern unterteilt, und Lichtempfangsabschnitte von Bildaufnahmeelementen (nicht gezeigt) sind an nicht benachbarten Teil-Positionen der Bilder angeordnet. Teile von Bildinformation von diesen Bildaufnahmeelementen werden synthetisiert, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
In dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel wird in der Praxis ein Objektbild in 16 Bilder (4 · 4 in den waagerechten und senkrechten Richtungen) auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D geteilt, und sind die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente an nicht benachbarten vier Teil-Positionen auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet. Aus Vereinfachungsgründen wird nachstehend ein Fall erläutert, in dem eine Bildebene (Objektbild) in vier Teile geteilt wird, wie in Fig. 17 gezeigt, und diese Abschnitte werden jeweils von Bildaufnahmeelementen aufgenommen, deren Lichtempfangsabschnitte a, b, c und d auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D angeordnet sind.
In diesem Fall überlappen sich, um die Empfindlichkeitspegel der Bildaufnahmeelemente einzustellen, die Lichtempfangsabschnitte a, b, c und d einander in der Bildebene. Fig. 18A zeigt diesen Zustand (in Fig. 18A sind zum leichteren Verständnis die Lichtempfangsabschnitte geringfügig in der Senkrechten und der waagerechten Richtung verschoben).
Ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K1 des Lichtempfangsabschnitts b wird in zu dem vorstehenden Ausführungsbeispiel vergleichbarer Art und Weise unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt berechnet. Zu dieser Zeit werden Ausgangssignale entsprechend dem in Fig. 18B gezeigten schraffierten Überlappungsabschnitt wie in dem in Fig. 13A bis 13E gezeigten Fall miteinander verglichen, um den Koeffizienten K1 berechnen. Dann wird ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K2 des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt c unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt a berechnet. Auf hierzu vergleichbare Art und Weise wird ein Empfindlichkeits-Korrekturkoeffizient K3 des Lichtempfangsabschnitts d unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal des Bildaufnahmeelements mit dem Lichtempfangsabschnitt a berechnet. In diesem Fall werden die Ausgangssignale entsprechend den in Fig. 18C und 18D gezeigten schraffierten Überlappungsabschnitten auf vergleichbare Art und Weise verglichen, um die Koeffizienten K2 und K3 zu berechnen.
Unter Verwendung der wie vorstehend berechneten Koeffizienten K1, K2 und K3 können die Empfindlichkeitspegel der vier Bildaufnahmeelemente eingestellt werden. Somit kann die Anzahl effektiver Pixel wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel erhöht werden, und kann eine Helligkeits- Ungleichmäßigkeit beseitigt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl effektiver Pixel durch Erweitern der Einrichtung in Einheiten von vier in Fig. 17 gezeigten Bildaufnahmeelementen in der senkrechten und der waagerechten Richtung unendlich erhöht werden, so daß die Auflösung theoretisch unendlich erhöht werden kann. Fig. 19A erläutert beispielhaft einen Fall, in dem die Bildebene in 16 Teile geteilt wird, wie vorstehend beschrieben wurde, und Lichtempfangsabschnitte a1 bis a4, b1 bis b4, c1 bis c4 und d1 bis d4 von 16 Bildaufnahmeelementen angeordnet sind. In diesem Fall kann die Anzahl effektiver Pixel das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements sein, und kann eine Auflösung erhalten werden, die derjenigen, die beim Fotografieren unter Verwendung eines Bildaufnahmeelements mit der 16-fachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Elements erhalten wird, äquivalent ist. Fig. 19B zeigt einen Fall in dem 64 (8 · 8 in der waagerechten und der senkrechten Richtung) Bildaufnahmeelemente verwendet werden.
Die vorstehend erwähnten Bildspeicher 141 und 142 und die Bildsynthetisierschaltung 3 kann auf einfache Art und Weise durch Verwenden bekannter Speicher und deren Steuerungsverfahren, welche normalerweise verwendet werden, dargestellt werden. Daher wird eine detaillierte Beschreibung dieser Speicher und der Bildsynthetisierschaltung weggelassen. Darüber hinaus können mehr Strahlteiler als diejenigen in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Anzahl von Teil-Objektbildern auf jeder Bilderzeugungsebene zu erhöhen, wodurch ein Bild mit einer höheren Auflösung erhalten wird.
In einer Schaltungsanordnung, die verwendet wird, wenn die Anzahl von Teil-Bildebenenabschnitten größer als 2 ist, können die Anzahlen der Bildaufnahmeeinheiten Xi (i = 1, 2, ...), der Überlappungsabschnitt-Ausleseschaltungen, der Vergleichschaltungen und der Koeffizientenschaltungen in der Schaltung in Fig. 14 nach Bedarf erhöht werden.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein optischer Bilderzeugungspfad, der beispielsweise in einer existierenden Mehrplatinen-Kamera für industrielle Anwendungen verwendet wird, durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht und ein Bild mit einer höheren Bildqualität erhalten werden. Darüber hinaus kann, obwohl eine große Anzahl von Bildaufnahmeelementen verwendet wird, eine durch eine Schwankung der Empfindlichkeit hervorgerufene Helligkeits- Ungleichmäßigkeit verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß Bildaufnahmelicht von einem Objekt in eine Vielzahl von Strahlen in gleichen Lichtmengen geteilt und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, so daß jeder Lichtempfangsabschnitt den Lichtempfangsabschnitt zumindest an der benachbarten Teil-Position einer anderen Bilderzeugungsebene teilweise überlappt, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird. Die Ausgangssignale, die dem Überlappungsabschnitt entsprechen, werden miteinander verglichen, und Teile von Bildinformation von den Bildaufnahmeelementen werden unter Einstellen der Empfindlichkeitspegel der Bildaufnahmeelemente synthetisiert. Somit kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung konventioneller Bildaufnahmeelemente erhöht werden, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden. Gleichzeitig kann eine Schwankung der Empfindlichkeit unter den Bildaufnahmeelementen korrigiert werden, so daß eine Helligkeits-Ungleichmäßigkeit beseitigt werden kann.
Fig. 20 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 20 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Abbildungslinse 1, durch welche das Bildaufnahmelicht L eines Objekts hindurchtritt, und einen Strahlteiler 2 als Teileinrichtung zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1 und L2 gleicher Lichtmengen und Erzeugen von Objektbildern an anderen Positionen. Der Strahlteiler 2 umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (z. B. CCD-Elementen) 100a und 100b, die eine Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten A1 und A2 sowie B1 und B2 haben, die auf einer Ebene geteilt sind. Diese Lichtempfangsabschnitte A1 und A1 sowie B1 und B2 sind auf Bilderzeugungsebenen 3a und 3b der Objektbilder angeordnet. In diesem Fall liegen die Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 sowie B1 und B2 an nicht benachbarten Teil-Positionen, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von (in diesem Fall vier) Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a und 3b geteilt bzw. aufgespalten wird. Im einzelnen wird, da die Bildaufnahmeelemente 100a und 100b in Gehäuse eingeschlossen sind, ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a und 3b aufgeteilt, und die Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 sowie B1 und B2 sind an nicht benachbarten Positionen der Teil-Bilder angeordnet. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 4 zum Empfangen von Bildinformationen von den Bildaufnahmeelementen 100a und 100b und Synthetisieren des gesamten Objektbilds.
An der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorstehend erwähnten Anordnung wird das von einem Objekt durch die Linse 1 empfangene Bildaufnahmelicht L in Form der Strahlen L1 und L2 mit gleichen Lichtmengen entlang zweier durch den Strahlteiler 2 aufgeteilter optischer Pfade geführt, so daß die Strahlen L1 und L2 die entsprechenden Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) 3a und 3b erreichen. Auf diese Art und Weise werden Objektbilder, die die gleiche Größe und die gleiche Helligkeit haben, auf den Bilderzeugungsebenen 3a und 3b erzeugt. Fig. 21A und 21B zeigen Zustände der Bilderzeugungsebenen 3a und 3b. Fig. 21A zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene 3a, und Fig. 21B zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene 3b.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a und 3b wird ein Objektbild in vier Bilder geteilt. Auf der Bilderzeugungsebene 3a befinden sich Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 des Bildaufnahmeelements 100a jeweils an der ersten bzw. der dritten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Auf der Bilderzeugungsebene 3b befinden sich Lichtempfangsabschnitte B1 und B2 des Bildaufnahmeelements 100b jeweils an der zweiten und der vierten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Vier Teile von Bildinformation bzw. Teilbildinformationen, die von den Bildaufnahmeelementen 100a bis 100b fotoelektrisch konvertiert wurden, werden der Bildsynthetisierschaltung 4 zugeführt und werden zusammengefügt, wie in Fig. 22 gezeigt, wodurch ein insgesamt vollständiges Objektbild erzeugt wird.
Die Gesamtanzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen 3a und 3b kann das Vierfache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements betragen, so daß eine Auflösung äquivalent der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der vierfachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelements verwendet wird, erhalten werden kann und infolgedessen ein Bild mit verbesserter Bildqualität erhalten wird. Da konventionelle Bildaufnahmeelemente, wie sie in einer Heim-Videokamera eingesetzt werden, verwendet werden können, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, kann eine preisgünstige Bildaufnahmevorrichtung durch eine einfache Schaltung aufgebaut werden.
Bei Verwirklichung der Anordnung der in Fig. 21A und 21B gezeigten Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 sowie B1 und B2 können dann, wenn die Gehäuse der Bildaufnahmeelemente ausreichend klein sind, die Lichtempfangsabschnitte A1, A2, B1 und B2 aus unabhängigen Bildaufnahmeelementen aufgebaut werden. Wenn jedoch die Gehäuse der Bildaufnahmeelemente zu groß sind, ist es unmöglich, die Lichtempfangsabschnitte A1, A2, B1 und B2 unter Verwendung unabhängiger Bildaufnah meelemente anzuordnen, da sie sich gegenseitig stören.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Bildaufnahmeelement 100a, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend von drei von vier Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3a angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 23A gezeigt. Von diesen drei Teil-Abschnitten sind die Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 auf die beiden schraffierten Teile in Fig. 23A festgelegt. Andererseits ist das Bildaufnahmeelement 100b, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend drei von vier Teil-Abschnitten entspricht, auf der Bilderzeugungsebene 3b angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 23B gezeigt. Von diesen drei Teil-Abschnitten sind die Lichtempfangsabschnitte B1 und B2 auf die beiden schraffierten Teile in Fig. 23B festgelegt. Die Größe jedes der Lichtempfangsabschnitte A1, A2, B1 und B2 ist gleich der Bildgröße (beispielsweise eine 1/2"-Übereinstimmungsgröße) eines gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements. Auf diese Art und Weise kann die Herstellungseinrichtung (einschließlich Fotomasken und dergleichen) des gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements ohne Modifikationen verwendet werden, und in Fig. 23A und 23B gezeigte Bildaufnahmeelement-Chips können mit einem hohen Ertrag hergestellt werden (da die Herstellungsprozesse und dergleichen stabil sind), ohne hochgradige Herstellungsverfahren und Schaltungsverfahren zu erfordern.
Darüber hinaus können, da die Ausrichtungsgenauigkeit in einer Herstellungsvorrichtung des Bildaufnahmeelement-Chips sehr hoch ist, die relativen Positionen zwischen den Lichtempfangspositionen der Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 sowie B1 und B2 mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden. Daher brauchen als Ausrichtungsvorgang der Lichtempfangsabschnitte (einschließlich einer Fallrichtung) die Ausrichtungsoperationen zwischen den Lichtempfangsabschnitten A1 und A2 und zwischen dem Lichtempfangsabschnitten B1 und B2 nicht durchgeführt zu werden, so daß nur die Positionen des Bildaufnahmeelement-Chips eingestellt werden müssen. Dies ist im Hinblick auf die Stabilität der Genauigkeit der Lichtempfangsposition einschließlich einer Änderung der Umgebung und einer Änderungszeit stark zu bevorzugen. Darüber hinaus kann ein Bildaufnahmeelement-Chip mit einem großen Gehäuse verwendet werden.
Fig. 24 ist ein Diagramm, das das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 24 bezeichnen die gleichen Teile wie in Fig. 20. Fig. 24 veranschaulicht nur ein optisches Bildaufnahmesystem.
In dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl geteilter optischer Pfade des Bildaufnahmelichts L verdoppelt, d. h. vier verglichen mit dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel, und sind drei Strahlteiler 2a, 2b und 2c angeordnet. Diese Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben Reflektivitäten von jeweils 25% (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2), und führen Strahlen L1, L2, L3 und L4, die gleiche Lichtmengen für vier Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d haben, zu und bilden somit Objektbilder mit derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d ab. Das Objektbild auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d wird in eine Vielzahl von Bildern geteilt, und Lichtempfangsabschnitte von Bildaufnahmeelementen (nicht gezeigt), die dieselben sind wie die in Fig. 20 gezeigten Bildaufnahmeelemente 100a und 100b sind an nicht benachbarten Teil-Positionen der Bilder angeordnet. Teile von Bildinformation von diesen Bildaufnahmeelementen werden synthetisiert, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
In dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Objektbild in 16 Bilder (4 · 4 in der waagerechten und der senkrechten Richtung) auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d geteilt, wie in Fig. 25A bis 25D gezeigt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten vier Teil-Positionen auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet. Im einzelnen sind auf der Bilderzeugungsebene 3a, die in Fig. 25A gezeigt ist, Lichtempfangsabschnitte A1, A2, A3 und A4 jeweils an der ersten, der dritten, der neunten und der elften Positionen angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3b, die in Fig. 25B gezeigt ist, sind Lichtempfangsabschnitte B1, B2, B3 und B4 jeweils an der zweiten, der vierten, der zehnten und der zwölften Positionen angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3c, die in Fig. 25C gezeigt ist, sind Lichtempfangsabschnitte C1, C2, C3 und C4 jeweils an der fünften, der siebten, der dreizehnten und der fünfzehnten Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3d, die in Fig. 25D gezeigt ist, sind Lichtempfangsabschnitte D1, D2, D3 und D4 an der sechsten, der achten, der vierzehnten und der sechzehnten Position angeordnet.
Bildinformationen eines Objekts, die in den vorstehend erwähnten Anordnungszuständen der Bildaufnahmeelemente auf der Bilderzeugungsebene 3a, 3b, 3c und 3d getrennt von den 16 Lichtempfangsabschnitten A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 aufgenommen wird, wird wie vorstehend beschrieben durch die Bildsynthetisierschaltung synthetisiert. Fig. 26 zeigt den Zustand der synthetisierten Bildinformation und veranschaulicht Beiträge der jeweiligen Lichtempfangsabschnitte zum Objektbild. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl effektiver Pixel auf der Bilderzeugungsebene 3a, 3b, 3c und 3d das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements, und eine Auflösung äquivalent zu der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit dem 16-fachen der Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelements verwendet wird, kann erhalten werden, wodurch ein Bild mit einer höheren Bildqualität als dasjenige des in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiels erhalten werden kann.
Bei Verwirklichung der in Fig. 25A bis 25D gezeigten Anordnungen wie in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel können dann, wenn die Gehäuse der Bildaufnahmeelemente ausreichend klein sind, die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 von unabhängigen Bildaufnahmeelementen erzeugt werden. Jedoch ist es dann, wenn die Größe des Gehäuses des Bildaufnahmeelements zu groß ist, auf vergleichbare Art und Weise unmöglich, die vorstehend erwähnten Anordnungen der Lichtempfangsabschnitte unter Verwendung der unabhängigen Bildaufnahmeelemente zu erhalten.
Wie in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Bildaufnahmeelement-Chip a, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3a angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 27A gezeigt, und sind die Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4 auf den vier schraffierten Teilen dieser Teil-Abschnitte festgelegt. Ein Bildaufnahmeelement-Chip b, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3b angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 27B gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte B1 bis B4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teilabschnitte festgelegt. Ein Bildaufnahmeelement-Chip c, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3c angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 27C gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte C1 bis C4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teilabschnitte festgelegt. Auf vergleichbare Art und Weise ist ein Bildaufnahmeelement-Chip d, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil- Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3d angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 27D gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte D1 bis D4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teilabschnitte festgelegt.
Wie in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Größe jedes der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4, und D1 bis D4 so festgelegt, daß sie gleich der Bildgröße (beispielsweise eine 1/2"-Übereinstimmungsgröße) eines gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements ist. Auf diese Art und Weise kann die Herstelleinrichtung (einschließlich Fotomasken und dergleichen) des gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements ohne Modifikationen verwendet werden, und die in Fig. 27A bis 27D gezeigten Bildaufnahmeelemente a bis d können mit einem hohen Ertrag hergestellt werden (da die Herstellungsprozesse und dergleichen stabil sind).
Darüber hinaus können, da die Ausrichtungsgenauigkeit in einer Herstellungsvorrichtung des Bildaufnahmeelement-Chips sehr hoch ist, die relativen Positionen der Lichtempfangspositionen der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden. Daher brauchen als Ausrichtungsvorgang der Lichtempfangsabschnitte (einschließlich einer Fallrichtung) die Ausrichtungsvorgänge zwischen den Lichtempfangsabschnitten A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 nicht durchgeführt zu werden, so daß nur die Positionen der Bildaufnahmeelement-Chips a, b, c und d eingestellt werden müssen. Dies ist im Hinblick auf die Stabilität der positionellen Lichtempfangsgenauigkeit einschließlich einer Änderung der Umgebung und einer zeitlichen Änderung stark zu bevorzugen.
Fig. 28 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 20 gezeigten Anordnung zeigt. Die in Fig. 28 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmeeinheit X1 umfaßt ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 101, das in Fig. 20 gezeigt ist, einen Treiber 111 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 101, eine S/H-Schaltung 121 zum Abtasten und Halten eines Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 101, einen A/D-Umsetzer 131 zum Konvertieren von abgetasteter/gehaltener analoger Bildinformation in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 141 zum Speichern der digitalen Bildinformation. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4 mit derselben Anordnung wie derjenigen der Bildaufnahmeeinheit X1. Im einzelnen umfassen die Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4 jeweils Bildaufnahmeelemente 102, 103 und 104, die in Fig. 20 gezeigt sind, Treiber 112, 113 und 114, S/H-Schaltungen 122, 123 und 124, A/D-Umsetzer 132, 133 und 134 und Bildspeicher 142, 143 und 144 wie in der Bildaufnahmeeinheit X1. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine einzige Takterzeugungsschaltung 5. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten der Treiber 111 bis 114, der S/H-Schaltungen 121 bis 124, der A/D-Umsetzer 131 bis 134 und der Bildspeicher 141 bis 144 der Bildaufnahmeeinheiten X1 zu X4 werden durch ein von der Takterzeugungsschaltung 5 ausgegebenes Zeitsteuersignal gesteuert. Darüber hinaus werden auch die Ansteueroperationen der Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 (100a und 100b) von diesem Zeitsteuersignal gesteuert. Der Betriebsablauf einer Bildsynthetisierschaltung 4 wird ebenfalls von dem Zeitsteuersignal der Takterzeugungsschaltung 5 gesteuert. Ein von einem Ausgangsanschluß 6 ausgegebenes Bildsignal wird an eine Anzeige oder ein Aufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) ausgegeben.
Die Bildaufnahmeelemente 100a und 100b der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 haben jeweils die Lichtempfangsabschnitte A1, B1, A2 und B2, die in Fig. 21A und 21B und Fig. 22 gezeigt sind, und Teile von Bildinformation der vorstehend beschriebenen vier Teil-Objektbilder werden in den Bildspeichern 141 bis 144 gespeichert. Die Teile von Bildinformation, die in den Bildspeichern 141 bis 144 gespeichert sind, werden in Antwort auf das Signal von der Takterzeugungsschaltung 5 ausgelesen und der Bildsynthetisierschaltung 4 zugeführt. Die Bildsynthetisierschaltung 4 syntheti siert die Bildinformation des gesamten Objekts, und ein Bildsignal, das durch Aufnehmen eines Objekts erhalten wird, wird von dem Ausgangsanschluß 6 ausgegeben.
Die Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 24 gezeigten Anordnung kann durch Anordnen von 16 in Fig. 28 gezeigten Bildaufnahmeeinheiten dargestellt werden, Teile von Bildinformation der Bildaufnahmeeinheiten brauchen nur der Bildsynthetisierschaltung zugeführt werden, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
Die vorstehend erwähnten Bildspeicher 141 bis 144 und die Bildsynthetisierschaltung 4 kann unter Verwendung bekannter Speicher und deren Steuerungsverfahren, die normalerweise verwendet werden, auf einfache Art und Weise dargestellt werden. Daher wird eine detaillierte Beschreibung dieser Speicher und der Bildsynthetisierschaltung weggelassen. Darüber hinaus können mehr Strahlteiler als diejenigen in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verwendet werden, um die Anzahl von Teil-Objektbildern auf jeder Bilderzeugungsebene zu erhöhen, wodurch ein Bild mit einer höheren Auflösung erhalten wird.
In dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte in der waagerechten Richtung in Einheiten von zwei Bildaufnahmeelementen angeordnet werden, die in Fig. 29 gezeigt sind, die Anzahl effektiver Pixel in der waagerechten Richtung der Bildaufnahmeelemente unendlich erhöht werden, und die Auflösung kann in der waagerechten Richtung theoretisch unendlich verbessert werden. Fig. 30A und 30B zeigen ein Fall, in dem acht Bildaufnahmeelemente verwendet werden, und Fig. 31 zeigt einen zustand zusammengefügter Bildinformation dieser Bildaufnahmeelemente. In diesem Fall können dann, wenn schraffierte Teile der Fig. 30A und 30B durch unabhängige Bildaufnahmeelemente erzeugt werden, die Elemente nicht oft angeordnet werden, weil sie sich einander stören. In diesem Fall kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte an nicht benachbar ten Positionen auf einem einzelnen Bildaufnahmeelement-Chip angeordnet werden, wie durch schraffierte Abschnitte in Fig. 32A und 32B gezeigt, ein Bildaufnahmeelement-Chip frei von Problemen von relativen Positionen und Flachheit ausgebildet werden. Auf vergleichbare Art und Weise kann dann, wenn die in Fig. 29 bis 32B gezeigte positionelle Beziehung um 90º gedreht wird, die Anzahl effektiver Pixel auf vergleichbare Art und Weise in der senkrechten Richtung erhöht werden.
In dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte in der senkrechten und der waagerechten Richtung in Einheiten von vier Bildaufnahmeelementen, die in Fig. 33 gezeigt sind, angeordnet werden, die Anzahl von effektiven Pixeln der Bildaufnahmeelemente unendlich erhöht werden, so daß die Auflösung theoretisch unendlich verbessert werden kann. Fig. 34A bis 34D zeigen einen Fall, in dem 64 ( = 8 · 8) Bildaufnahmeelemente verwendet werden, und Fig. 35 zeigt einen Zustand synthetisierter Bildinformationen dieser Bildaufnahmeelemente. In diesem Fall können dann, wenn schraffierte Teile von Fig. 34A bis 34D durch unabhängige Bildaufnahmeelemente gebildet werden, die Elemente nicht oft angeordnet werden, da sie einander stören. In diesem Fall kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte an nicht benachbarten Positionen auf einem einzelnen Bildaufnahmeelement-Chip angeordnet werden, wie durch schraffierte Abschnitte in Fig. 36A bis 36D gezeigt, ein Bildaufnahmeelement-Chip frei von Problemen von relativen Positionen und Flachheit erzeugt werden.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein optischer Bilderzeugungspfad, der in beispielsweise einer existierenden industriell verwendbaren Mehrfachplatinen-Kamera verwendet wird, durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht werden, so daß ein Bild mit höherer Bildqualität erhalten werden kann. Zum Beispiel kann dann, wenn ein Bild aufnahmeelement, das vierhunderttausend Pixel hat und in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, erfindungsgemäß angepaßt wird, in dem in Fig. 20 gezeigten Ausführungsbeispiel 1,6 Millionen und in dem in Fig. 24 gezeigten Ausführungsbeispiel 6,4 Millionen erreichen. Wenn die Bildgröße weiter vergrößert wird, kann die Anzahl effektiver Pixel unendlich erhöht werden.
Darüber hinaus können im allgemeinen, da jede Bilderzeugungsebene durch einen einzelnen Bildaufnahmeelement-Chip ausgebildet werden kann, in dem jedes Lichtempfangselement mit jeweils einer Größe gleich derjenigen eines Bildaufnahmeelements für Consumer-Anwendungen, welches technisch ausreichend etabliert ist, an nicht benachbarten Positionen angeordnet ist, eine Herstellungsvorrichtung (einschließlich Fotomasken) und Herstellungsprozesse des für Consumer- Anwendung bestimmten Bildaufnahmeelements verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Bildaufnahmeelement mit hohem Leistungsvermögen in Anbetracht der relativen positionellen Genauigkeit der Lichtempfangsabschnitte, der Flachheit und dergleichen mit einem hohen Ertrag hergestellt werden. Da ein einzelner Bildaufnahmeelement-Chip (mit einer Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten) auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet ist, kann der Bildaufnahmeelement-Chip (können die Lichtempfangsabschnitte) mit bemerkenswert höherer Genauigkeit und Stabilität gegenüber denjenigen in einem Fall, in dem die Lichtempfangsabschnitte durch unabhängige Bildaufnahmeelement-Chips gebildet werden, ausgerichtet werden.
Die Betriebsfrequenz der erfindungsgemäßen Einrichtung kann so gering wie diejenige sein, die in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, und eine in einer "Hi- Vision"-Kamera erforderliche Hochfrequenz wird nicht benötigt. Somit kann die erfindungsgemäße Einrichtung leicht durch Schaltungselemente und Verfahren dargestellt werden, die in konventionellen Einrichtungen verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß Bildaufnahmelicht eines Objekts in eine Vielzahl von Strahlen gleicher Lichtmengen geteilt, und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente, die jeweils eine Vielzahl vom Lichtempfangsabschnitten, die auf eine Ebene verteilt sind, haben, sind an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn das Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird, und Teile von Bildinformation werden später synthetisiert. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung konventioneller Bildaufnahmeelemente ohne Verwendung eines hoch integrierten Bildaufnahmeelements erhöht werden, so daß die Bildqualität verbessert werden kann. Darüber hinaus sind hochwertige Herstellungsverfahren und Schaltungsverfahren nicht erforderlich, und selbst ein Bildaufnahmeelement mit einem großen Gehäuse kann verwendet werden.
Fig. 37 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 37 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Abbildungslinse 1, durch welche das Bildaufnahmelicht L eines Objekts hindurchtritt, und einen Strahlteiler 2 als Teileinrichtung zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1 und L2 in gleichen Lichtmengen und Erzeugen von Objektbildern an unterschiedlichen Positionen. Der Strahlteiler 2 umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (beispielsweise CCD-Elemente) 101 bis 104, deren Lichtempfangsabschnitte auf Bilderzeugungsebenen A und B der Teil-Objektbilder angeordnet sind. Die Lichtempfangsabschnitte sind an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern (in diesem Fall vier Bilder) geteilt wird, auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B. Im einzelnen wird, da die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 in Gehäusen eingeschlossen sind, ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B geteilt, und sind die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 an nicht benachbarten Positionen angeordnet, um sich gegenseitig nicht zu stören. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 3 zum Empfangen von Bildinformation von den Bildaufnahmeelementen 101 bis 104, um das gesamte Objektbild zu synthetisieren.
Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ebenfalls eine Scharfeinstell-Ansteuerschaltung (Einstelleinrichtung) 10 zum Durchführen einer automatischen Scharfeinstellung, eine Irisblende 11 zum Festlegen einer einfallenden Lichtmenge (Belichtungszustand), und eine Irisblenden-Ansteuerschaltung (Einstelleinrichtung) 12 zum Durchführen einer automatischen Belichtungseinstellung, d. h. zum Steuern des Öffnungsmaßes der Iris 11.
Bei der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorstehend erwähnten Anordnung wird das Bildaufnahmelicht L eines Objekts durch die Linse 1 als Strahlen L1 und L2 mit gleichen Lichtmengen entlang zweier durch den Strahlteiler 2 geteilter optischer Pfade geführt, so daß die Strahlen L1 und L2 die entsprechende Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) A und B erreichen. Auf diese Art und Weise werden Objektbilder mit derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen erzeugt A und B erzeugt. Fig. 38A und 38B zeigen Zustände der Bilderzeugungsebenen A und B. Fig. 38A zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene A, und Fig. 38B zeigt den Zustand der Bilderzeugungsebene B.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen A und B wird ein Objektbild in vier Bilder geteilt. Auf der Bilderzeugungsebene A befinden sich Lichtempfangsabschnitte a1 und a2 der Bildaufnahmeelemente 101 und 103 jeweils an der ersten und der dritten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Auf der Bilderzeugungsebene B befinden sich Lichtemp fangsabschnitte b1 und b2 der Bildaufnahmeelemente 102 und 104 an der zweiten und der vierten Teil-Position, die zueinander nicht benachbart sind. Vier Teile von Bildinformation, die durch die Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 fotoelektrisch konvertiert wurden, werden der Bildsynthetisierschaltung 3 zugeführt und werden synthetisiert, wie in Fig. 39 gezeigt, wodurch ein vollständiges Objektbilds als Ganzes erzeugt wird.
Die Gesamtanzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen A und B können das Vierfache desjenigen eines einzelnen Bildaufnahmeelement betragen, und eine Auflösung äquivalent zu derjenigen, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der vierfachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelement verwendet wird, kann erhalten werden, so daß auf diese Art und Weise ein Bild mit verbesserter Bildqualität erhalten werden kann. Da konventionelle Bildaufnahmeelemente, die in einer Heim-Videokamera verwendet werden, verwendet werden können, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, kann eine preisgünstige Bildaufnahmevorrichtung durch eine einfache Schaltung aufgebaut werden.
Fig. 40 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmeeinheit Xi mit dem in Fig. 37 gezeigten Bildaufnahmeelement zeigt. Die Bildaufnahmeeinheit Xi in Fig. 40 umfaßt ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 110, das in Fig. 37 gezeigt ist, einen Treiber 111 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 110, eine S/H- Schaltung 112 zum Abtasten und Halten eines Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 110, einen A/D-Umsetzer 113 zum Konvertieren von abgetasteter/gehaltener analoger Bildinformationen in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 114 zum Speichern der digitalen Bildinformation. Das Ausgangssignal der Bildaufnahmeeinheit Xi mit der vorstehend erwähnten Anordnung ist der in Fig. 37 gezeigten Bildsynthetisierschaltung 37 zugeführt. Eine einzelne Takterzeu gungsschaltung 115 ist mit der Bildaufnahmeeinheit Xi verbunden. Ein von der Takterzeugungsschaltung 115 ausgegebenes Zeitsteuersignal steuert das Betriebsablauf-Zeitverhalten des Treibers 111, der S/H-Schaltung 112, des A/D-Umsetzers 113 und des Bildspeichers 114. Der Ansteuervorgang des Bildaufnahmeelements 110 wird ebenfalls durch dieses Zeitsteuersignal gesteuert. Ferner wird der Betriebsablauf der Bildsynthetisierschaltung 3 durch das Zeitsteuersignal von der Takterzeugungsschaltung 115 gesteuert, und ein von der Bildsynthetisierschaltung 3 ausgegebenes Bildsignal wird an eine Anzeige oder ein Aufzeichnungsgerät (nicht gezeigt) ausgegeben.
Fig. 41 ist ein Blockdiagramm, das eine detaillierte Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 37 gezeigten Anordnung zeigt. In Fig. 41 haben die Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 dieselbe Anordnung wie diejenige der in Fig. 40 gezeigten Bildaufnahmeeinheit Xi (i = 1, 2, 3, 4), und weisen jeweils die vorstehend erwähnten Lichtempfangsabschnitte a1, a2, b1 und b2 auf. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten dieser Bildaufnahmeelemente 101 bis 104 werden von der Takterzeugungsschaltung 115 gesteuert.
Der Ausgangsanschluß der Bildaufnahmeeinheit X1 ist mit einer Luminanzsignal-Integrationsschaltung 203 zum Integrieren von Luminanzsignalen für einen Rahmen von dem Bildaufnahmeelement 101 mit dem Lichtempfangsabschnitt a1 verbunden, um eine auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallende durchschnittliche Lichtmenge zu erhalten. Der Ausgangsanschluß der Luminanzsignal-Integrationsschaltung 203 ist mit einer Vergleichschaltung 204 zum Vergleichen der durchschnittlichen Menge auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallenden Lichts mit einem vorbestimmten Wert verbunden, um zu ermitteln, ob die durchschnittliche Menge innerhalb einen vorbestimmten Bereich des vorbestimmten Werts fällt oder größer oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, der den vorbestimmten Bereich übersteigt. Das Ausgangssignal der Vergleichschaltung 204 wird der Irisblenden- Ansteuerschaltung 12 zugeführt.
Das Ausgangsanschluß der Bildaufnahmeeinheit X1 ist ferner mit einem Hochpaßfilter (HPF) 205 verbunden. Der Ausgangsanschluß des HPF 205 ist mit einem Speicher 206 zum Speichern eines Maximalwerts von Daten für ein Vollbild und einem Eingangsanschluß einer Vergleichschaltung 207 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Speichers 206 ist mit dem anderen Eingangsanschluß der Vergleichschaltung 207 verbunden. Der Ausgangsanschluß der Vergleichschaltung 207 ist mit der Scharfeinstell-Ansteuerschaltung 10 verbunden.
Die Ausgangsanschlüsse der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 sind mit der Bildsynthetisierschaltung 3 verbunden, und der Ausgang der Bildsynthetisierschaltung 3 dient als endgültiger Ausgang. In diesem Fall werden die Betriebsablauf-Zeitverhalten aller in Fig. 41 gezeigten Elemente durch die Takterzeugungsschaltung 115 gesteuert.
Fig. 42 zeigt einen allgemeinen Ablauf eines Bildaufnahme- Betriebsablaufs der in Fig. 41 gezeigten Schaltung. Wenn der Bildaufnahme-Betriebsablauf begonnen wird, wird nur eines der Bildaufnahmeelemente, beispielsweise nur die Bildaufnahmeeinheit X1 des Bildaufnahmeelements 101 erregt (Schritt S1), so daß Belichtung und Scharfeinstell-Vorgänge unter Verwendung des Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 101 durchgeführt werden (Schritt S2). Danach werden die übrigen Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X4 erregt (Schritt S3), um eine einen Fotografiervorgang durchzuführen (Schritt S4).
Wenn die Vielzahl von Bildaufnahmeelementen 101 bis 104 dazu verwendet werden, die Anzahl von Pixeln zu erhöhen, nimmt auch der Energieverbrauch im Verhältnis zu einer Zunahme der Anzahl von Pixeln zu und stellt somit Probleme hinsichtlich der Wärmeerzeugung und einer Leistungsversorgungs-Gugenmaßnahme dar, wenn eine interne Batterie verwen det wird. In diesem Ausführungsbeispiel werden Fotografierbedingungen (beispielsweise Belichtung und Scharfeinstellungsvorgänge) durch Verwenden des Ausgangssignals eines der Bildaufnahmeelemente festgelegt. Daher kann Energie gespart werden, so daß eine Einrichtung mit einer hohen Energiesparwirkung dargestellt werden kann.
Der Fotografiervorgang wird nachstehend im einzelnen beschrieben.
Wenn nur die Bildaufnahmeeinheit X1 erregt wird, integriert die Luminanzsignal-Integrierschaltung 203, die mit dem Ausgangsanschluß der Bildaufnahmeeinheit X1 verbunden ist, Luminanzsignale für ein Vollbild des Bildaufnahmeelements 101, um eine Durchschnittsmenge auf das Bildaufnahmelement 101 einfallenden Lichts zu erhalten, und die Vergleichschaltung 204 vergleicht dann die Durchschnittsmenge auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallenden Lichts mit einem vorbestimmten Wert, um zu unterscheiden, ob der Durchschnittswert in einen vorbestimmten Bereich ausgehend von dem vorbestimmten Wert fällt oder größer oder kleiner ist als der vorbestimmte Wert, den vorbestimmten Bereich überschreitend. Wenn das Unterscheidungsergebnis der Vergleichschaltung 204 anzeigt, daß die Durchschnittsmenge auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallenden Lichts größer ist als der vorbestimmte Wert, der den vorbestimmten Bereich überschreitet, wird die Irisblende 11 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Vergleichschaltung 204 durch die Irisblenden-Ansteuerschaltung 12 abgeblendet. Wenn ermittelt wird, daß die Durchschnittsmenge auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallenden Lichts kleiner ist als der vorbestimmte Wert, der den vorbestimmten Bereich überschreitet, wird die Irisblende 11 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Vergleichschaltung 204 durch die Irisblenden- Ansteuerschaltung geöffnet. Falls ermittelt wird, daß die Durchschnittsmenge auf das Bildaufnahmeelement 101 einfallenden Lichts innerhalb des vorbestimmten Bereichs von dem vorbestimmten Wert fällt, steuert das Ausgangssignal aus der Vergleichschaltung 204 die Irisblenden-Ansteuerschaltung 12 nicht an, so daß die Öffnung der Irisblende 11 unverändert bleibt. Auf diese Art und Weise wird eine Belichtungsbedingung festgelegt.
In dem Scharfeinstell-Betriebsvorgang werden Ausgangssignale von der Bildaufnahmeeinheit X1 für ein Vollbild ausgelesen, und ein Maximalwert der Ausgangssignale des HPF 205 für ein Vollbild wird im Speicher 206 gespeichert. Dann wird die Linse durch die Scharfeinstell-Ansteuerschaltung 10 angesteuert, so daß der Brennpunkt um ein vorbestimmtes Maß auf die Nah-Scharfeinstellseite festgelegt wird. Danach werden erneut Ausgangssignale der Bildaufnahmeeinheit X1 für ein Vollbild ausgelesen, und die Vergleichschaltung 207 vergleicht die Ausgangssignale des HPF 205 für ein Vollbild mit dem unmittelbar vorangehenden Maximalwert, der im Speicher 206 gespeichert ist. Falls ermittelt wird, daß der Maximalwert des gegenwärtig ausgelesenen Ausgangssignals des HPF 205 um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als der unmittelbar vorangehende, im Speicher 206 gespeicherte Maximalwert, wird daraus geschlossen, daß der Brennpunkt zufriedenstellender auf den aktuellen Zustand als auf den unmittelbar vorangehenden Zustand eingestellt werden kann. Infolgedessen wird die Linse durch die Scharfeinstell-Ansteuerschaltung 10 angesteuert, so daß der Brennpunkt um ein weiteres vorbestimmtes Maß auf die Nah- Scharfeinstellseite festgelegt wird. Danach werden die Ausgangssignale der Bildaufnahmeeinheit X1 für ein Vollbild ausgelesen, und derselbe Betriebsablauf wie vorstehend beschrieben wird wiederholt.
Falls ermittelt wird, daß der Maximalwert des gegenwärtig ausgelesenen Ausgangssignals des HPF 205 um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als der unmittelbar vorangehende, im Speicher 206 gespeicherte Maximalwert, wird der Brennpunkt in dem aktuellen Zustand mehr als im unmit telbar vorangehenden Zustand verschoben. Infolgedessen wird die Line durch die Scharfeinstell-Ansteuerschaltung 10 angesteuert, so daß der Brennpunkt um ein vorbestimmtes Maß auf die Fern-Scharfeinstellseite festgelegt wird. Danach werden die Ausgangssignale von der Bildaufnahmeeinheit X1 für ein Vollbild ausgelesen, und derselbe Betriebsablauf wie vorstehend beschrieben wird wiederholt.
Falls ermittelt wird, daß der Maximalwert des gegenwärtig ausgelesenen Ausgangssignals des HPF 205 von dem in dem Speicher 206 gespeicherten, unmittelbar vorangehenden Maximalwert innerhalb einen vorbestimmten Bereich fällt, ist der Brennpunkt im wesentlichen eingestellt. Infolgedessen wird die Scharfeinstell-Ansteuerschaltung 10 nicht angesteuert, so daß die aktuelle Brennpunktposition unverändert bleibt. Auf diese Art und Weise wird der Scharfeinstell- Betriebsvorgang abgeschlossen. In den vorstehenden Einstellvorgängen kann, da ein Betriebsablauf zum Korrigieren einer Änderung des Brennpunkts wiederholt wird, der Brennpunkt schließlich eingestellt werden.
Nach Abschluß der Belichtungszustand- und Scharfeinstell- Festlegevorgänge wie vorstehend beschrieben werden alle Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 erregt, um einen Aufnahmevorgang durchzuführen. Wenn ein Haupt-Belichtungsvorgang durchgeführt wird, werden vier Teil-Objektbildabschnitte jeweils in die Bildspeicher der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 gespeichert. Diese Teile von Bildinformation werden durch die Bildsynthetisierschaltung 3 ausgelesen, und werden zu dem in Fig. 39 gezeigten Muster zusammengefügt bzw. synthetisiert. Danach wird die synthetisierte Information in Form eines endgültigen Ausgangssignals an einem Ausgangsanschluß ausgegeben. In diesem Fall wird das Betriebsablauf-Zeitverhalten der Bildsynthetisierschaltung 3 ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 115 gesteuert.
Falls in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel zusätzlich eine Weißbalance-Einstellung durchzuführen ist, kann die in Fig. 40 gezeigte Bildaufnahmeeinheit X1 durch die in Fig. 43 gezeigte Schaltung ersetzt werden, und kann jede der Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X4 durch die in Fig. 44 gezeigte Schaltung ersetzt werden, wodurch eine Weißbalance- Einstellung verwirklicht wird.
In Fig. 43 sind das Bildaufnahmeelement 110 und sein Treiber 111 dieselben wie diejenigen, die in Fig. 40 gezeigt sind. Farbfilter sind dem Bildaufnahmeelement 110 beigeschaltet, und Teile von Information der Farbfilter, die räumlich angeordnet sind, werden zeitseriell ausgelesen. Daher werde diese Teile von Information einer Farbtrennschaltung 301 zugeführt, um Farbkomponenten (R, G und B) zu trennen. Die farbseparierten Signale werden durch S/H- Schaltungen 112a bis 112c abgetastet und gehalten. Von den Ausgangssignalen der S/H-Schaltungen 112a bis 112c werden R- und B-Komponenten Weißbalance-Einstellverstärkern mit variabler Verstärkung (GCs) 302a und 302b zugeführt. Das Ausgangssignal des R-Komponenten-Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung und das Ausgangssignal der G-Komponenten-S/H-Schaltung 112b werden den beiden Eingangsanschlüssen einer Integration-Vergleichschaltung 303a zum Erzeugen eines R-Komponenten-Weißbalance-Steuersignals zugeführt. Das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303a wird dem Verstärkungssteueranschluß des Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung wird über einen A/D-Umsetzer 113a dem Bildspeicher 114 zugeführt.
Das Ausgangssignal des B-Komponenten-Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung und das Ausgangssignal der G-Komponenten-S/H-Schaltung 112b werden den beiden Eingangsanschlüssen einer Integration-Vergleichschaltung 303b zum Erzeugen eines B-Komponenten-Weißbalance-Steuersignals zugeführt. Das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303b wird dem Verstärkungssteueranschluß des Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung zugeführt. Das Aus gangssignal des Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung wird über einen A/D-Umsetzer 114c dem Bildspeicher 114 zugeführt.
Das Ausgangssignal der G-Komponenten-S/H-Schaltung 112b wird über einen A/D-Umsetzer 113b direkt dem Bildspeicher 114 zugeführt. Der Bildspeicher 114 speichert Bildinformation für ein Vollbild des Bildaufnahmeelements 110.
Fig. 44 zeigt im wesentlichen derselben Anordnung wie die, die in Fig. 43 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Integration-Vergleichschaltungen 303a und 303b, die in Fig. 43 gezeigt sind, weggelassen sind und die Verstärkungssteueranschlüsse der Verstärker mit variabler Verstärkung 302a und 302b direkt mit den Ausgangsanschlüssen der Integration-Vergleichschaltungen 303a und 303b, die in Fig. 43 gezeigt sind, verbunden sind, so daß eine Verstärkungssteuerung in Übereinstimmung mit den Signalen durchgeführt wird, die von den Integration-Vergleichschaltungen 303a und 303b zugeführt werden.
Nachstehend werden die Betriebsabläufe der in Fig. 43 und 44 gezeigten Schaltungen beschrieben. Der Betriebsablauf ist im wesentlichen derselbe wie der in Fig. 42 gezeigte, mit der Ausnahme, daß eine Weißbalance-Einstellung anstelle der in Schritt S2 ausgeführten Belichtungs- und Scharfeinstellvorgängen durchgeführt wird. Infolgedessen wird nachstehend nur dieser Betriebsablauf beschrieben.
Gemäß Fig. 43 wird Information, die zeitseriell aus den Farbfiltern des Bildaufnahmeelements 110 ausgelesen wurde, durch die Farbtrennschaltung 301 in Farbkomponenten (R, G und B) separiert bzw. zerlegt. Die farbseparierten Signale werden durch die S/H-Schaltungen 112a bis 112c abgetastet und gehalten. Von den Ausgangssignalen der S/H-Schaltungen 112a bis 112c werden die R- und B-Komponenten den Verstärkern mit variabler Verstärkung 302a und 302b zur Weißbalance-Einstellung zugeführt. Das Ausgangssignal des R-Kompo nenten-Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung und das Ausgangssignal der G-Komponenten-S/H-Schaltung 112b werden den beiden Eingangsanschlüssen der Integration-Vergleichschaltung 303a zum Erzeugen eines R-Komponenten-Weißbalance-Steuersignals zugeführt, so daß die Durchschnittswerte der R- und G-Komponentensignale für ein Vollbild durch die Integration-Vergleichschaltung 303a verglichen werden. Zu dieser Zeit wird dann, wenn der Durchschnittswert der R- Komponentensignale für ein Vollbild um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als der Durchschnittswert der G- Komponentensignale, das Ausgangssignal der Integration- Vergleichschaltung 303a auf einen um den vorbestimmten Wert kleineren aktuellen Wert festgelegt, wodurch die Verstärkung des Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung ausgehend von dem aktuellen Wert um einen vorbestimmten Wert verringert wird. Jedoch wird dann, wenn der Durchschnittswert der R-Komponentensignale für ein Vollbild um einen vorbestimmten Wert oder mehr kleiner als der Durchschnittswert der G-Komponentensignale ist, das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303a auf einen um den vorbestimmten Wert größeren aktuellen Wert festgelegt, wodurch die Verstärkung des Verstärkers 302a mit variabler Verstärkung um einen vorbestimmten Wert erhöht wird. Falls in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis ermittelt wird, daß der Unterschied zwischen den beiden Durchschnittswerten innerhalb einen vorbestimmten Bereich fällt, weil die G- und R-Komponenten ausgeglichen sind, behält das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303a den aktuellen Wert bei.
Das Ausgangssignal des B-Komponenten-Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung und das Ausgangssignal der G-Komponenten-S/H-Schaltung 112b werden den beiden Eingangsanschlüssen der Integration-Vergleichschaltung 303b zugeführt zum Erzeugen eines G-Komponenten-Weißbalance-Steuersignals, so daß die Durchschnittswerte der B- und G- Komponenten für ein Vollbild durch die Integration-Ver gleichschaltung 303b verglichen werden. Zu dieser Zeit wird dann, wenn der Durchschnittswert des B-Komponentensignals für ein Vollbild um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als der Durchschnittswert des G-Komponentensignals, das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303b auf einen um den vorbestimmten Wert kleineren aktuellen Wert festgelegt, wodurch die Verstärkung des Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung um einen vorbestimmten Wert verringert wird. Falls jedoch der Durchschnittswert des B- Komponentensignals für ein Vollbild um einen vorbestimmten Wert oder mehr kleiner ist als der Durchschnittswert des G- Komponentensignals, wird das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303b auf einen Wert festgelegt, der um den vorbestimmten Wert größer ist als der aktuelle Wert, wodurch die Verstärkung des Verstärkers 302b mit variabler Verstärkung um einen vorbestimmten Wert erhöht wird. Wenn in Übereinstimmung mit dem Vergleichsergebnis ermittelt wird, daß der Unterschied zwischen den beiden Durchschnittswerten innerhalb einen vorbestimmten Bereich fällt, weil die G- und B-Komponentensignale ausgeglichen sind, behält das Ausgangssignal der Integration-Vergleichschaltung 303b den aktuellen Wert bei.
In dem vorstehenden Betriebsablauf kann eine Weißbalance- Verschiebung in einer beliebigen Richtung für sowohl die R- als auch die B-Komponenten korrigiert werden, so daß dann, wenn Weißbalance erzielt wird, der Gleichgewichtszustand beibehalten wird. Infolgedessen kann abschließend eine korrekte Weißbalance erzielt werden.
Auf diese Art und Weise werden, nachdem die Weißbalance- Einstellung in Schritt S2 gemäß Fig. 42 erzielt ist, die Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X4 mit jeweils der in Fig. 44 gezeigten Anordnung erregt. Zu dieser Zeit sind die Steuer- Eingangssignale der Verstärker mit variabler Verstärkung 302a und 302b die Ausgangssignale der Integration-Vergleichschaltungen 303a und 303b, die in Fig. 43 gezeigt sind, wie vorstehend beschrieben wurde (Schritt S3).
Wenn ein Hauptbelichtungsvorgang durchgeführt wird, werden vier Teil-Objektbildabschnitte jeweils in den Bildspeichern der Bildaufnahmeeinheiten X1 bis X4 gespeichert. Diese Teile von Bildinformation werden von der Bildsynthetisierschaltung 3 ausgelesen und zu dem in Fig. 39 gezeigten Muster synthetisiert (Schritt S4).
Fig. 45 ist ein Diagramm, das das achte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Dieselben Bezugszeichen in Fig. 45 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 37. Fig. 45 veranschaulicht nur ein optisches Bildaufnahmesystem.
In dem in Fig. 45 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl geteilter optischer Pfade des Bildaufnahmelichts L verdoppelt, d. h. vier verglichen mit dem in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel, und sind drei Strahlteiler 2a, 2b und 2c angeordnet. Diese Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben jeweils Reflektivitäten von 25% (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2), und führen Strahlen L1, L2, L3 und L4 mit gleichen Lichtmengen den vier Bilderzeugungsebenen A, B, C und D zu, wodurch Objektbilder derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D erzeugt werden. Das Objektbild auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D wird in eine Vielzahl von Bildern geteilt, und Lichtempfangsabschnitte von Bildaufnahmeelementen (nicht gezeigt) sind an nicht benachbarten Teil- Positionen der Bilder angeordnet. Teile von Bildinformation von diesen Bildaufnahmeelementen werden synthetisiert, um das gesamte Objektbild zu erzeugen.
In dem in Fig. 45 gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein Objektbild in 16 Bilder (4 · 4 in der waagerechten und der senkrechten Richtung) auf jeder der Bilderzeugungsebenen A, B, C und D geteilt, wie in Fig. 46A bis 46D gezeigt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten vier Teil-Positionen auf jeder Bilder zeugungsebene angeordnet. Im einzelnen sind auf der Bilderzeugungsebene A, die in Fig. 46A gezeigt ist, die Lichtempfangsabschnitte a1, a2, a3 und a4 an der ersten, der dritten, der neunten und der elften Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene B, die in Fig. 46B gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte b1, b2, b3 und b4 an der zweiten, der vierten, der zehnten und der zwölften Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene C, die in Fig. 46C gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte c1, c2, c3 und c4 an der fünften, der siebten, der dreizehnten und der fünfzehnten Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene D, die in Fig. 46D gezeigt ist, die Lichtempfangsabschnitte d1, d2, d3 und d4 an der sechsten, der achten, der vierzehnten und der sechzehnten Position angeordnet.
Bildinformation eines Objekts, die von den 16 Lichtempfangsabschnitten a1 bis a4, b1 bis b4, c1 bis c4 und d1 bis d4 in den vorstehend erwähnten Anordnungszuständen der Bildaufnahmeelemente auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D getrennt aufgenommen werden, werden von der Bildsynthetisierschaltung synthetisiert, wie vorstehend beschrieben wurde. Fig. 47 zeigt den Zustand der synthetisierten Bildinformation und veranschaulicht Beiträge der jeweiligen Lichtempfangsabschnitte zu dem Objektbild. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen A, B, C und D das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements, so daß eine Auflösung äquivalent zu der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement, das die 16-fache Anzahl von Pixeln der eines konventionellen Bildaufnahmeelements hat, verwendet wird, erhalten werden kann, und infolgedessen ein Bild mit höherer Bildqualität als dasjenige des in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiels erhalten wird.
Wie in dem in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel werden eine automatische Scharfeinstellung und eine automatische Belichtungseinstellung durch eine Scharfeinstell-Ansteuer schaltung 10 und eine Irisblenden-Ansteuerschaltung 12 durchgeführt. In diesem Fall kann, weil diese Einstellvorgänge unter Verwendung des Ausgangssignals eines der Bildaufnahmeelemente durchgeführt werden, Energie eingespart werden, und kann dieselbe Wirkung wie in dem in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
Fig. 48 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 45 gezeigten Anordnung zeigt. Dieselben Bezugszeichen in Fig. 45 bezeichnen derselben Teile wie in Fig. 41. Im einzelnen ist in dieser Schaltung die Anzahl von Bildaufnahmeeinheiten X1 in der Schaltung, die in Fig. 41 gezeigt ist, von 4 auf 16 erhöht, und ist der Betriebsablauf derselbe wie der in Fig. 42 gezeigte.
In dem in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangseinheiten a1 und b1 in der waagerechten Richtung in in Fig. 49A gezeigten Einheiten angeordnet sind, die Anzahl von Bildaufnahmeelementen unendlich erhöht werden. Fig. 49B zeigt einen Fall, in dem insgesamt acht Lichtempfangsabschnitte a und b in der waagerechten Richtung angeordnet sind. Die Anordnung in der senkrechten Richtung kann durch Drehen des vorstehend erwähnten, in Fig. 49A gezeigten Musters um 90º verwirklicht werden.
In dem in Fig. 45 gezeigten Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte a1, b1, c1 und d1 in der senkrechten und der waagerechten Richtung in in Fig. 50A gezeigten Einheiten angeordnet sind, die Anzahl von Bildaufnahmeelementen unendlich erhöht werden. Fig. 50B zeigt einen Fall, in dem insgesamt 64 Lichtempfangsabschnitte a, b, c und d angeordnet sind.
In diesen erweiterten Beispielen, die in Fig. 49A bis 50B gezeigte sind, kann eine elektrische Schaltung zum Ansteuern dieser Elemente auf einfache Art und Weise durch Erhöhen der Anzahl von Bildaufnahmeeinheiten mit der in Fig. 41 gezeigten Schaltung entsprechend der Anzahl von Bildaufnahmeelementen verwirklicht werden.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein bilderzeugender optischer Pfad, der in beispielsweise einer existierenden Mehrplatinen-Kamere für industrielle Anwendungen verwendet wird, durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht werden, so daß ein Bild mit höherer Bildqualität erhalten werden kann. Da die Aufnahmebedingungen durch Verwenden des Ausgangssignals eines der Bildaufnahmeelemente festgelegt werden, kann ein großer Leistungseinspareffekt erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird in Übereinstimmung mit den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen Bildaufnahmelicht eines Objekts in eine Vielzahl von Strahlen mit gleichen Lichtmengen geteilt, und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Die Lichtempfangsabschnitte der Bildaufnahmeelemente sind an nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet, wenn das Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird, und Teile von Bildinformation werden später synthetisiert. Auf diese Art und Weise kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung konventioneller Bildaufnahmeelemente erhöht werden, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, und kann die Bildqualität verbessert werden. Darüber hinaus kann Energie gespart werden, und kann ein großer Leistungseinspareffekt erhalten werden.
Fig. 51 ist ein Diagramm, das den Hauptteil einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 51 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Abbildungslinse 1, durch welche Bildaufnahmelicht L eines Objekts hindurchtritt, und Strahlteiler 2a, 2b, und 2c die als Teileinrichtungen Zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1, L2, L3 und L4 mit gleichen Lichtmengen und Erzeugen von Objektbildern an unterschiedlichen Positionen dienen. Jeder dieser Strahlteiler 2a, 2b und 2c umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben Reflektivitäten von jeweils 25% (1/4), 33% (1/3), und 50% (1/2), und führen Strahlen L1, L2, L3 und L4 mit gleichen Lichtmengen den Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) 3a, 3b, 3c und 3d der vier Objektbilder zu, wodurch Objektbilder derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d erzeugt werden. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d mit jeweils einer Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten, die auf eine Ebene geteilt sind. Diese Lichtempfangsabschnitte sind an nicht benachbarten Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jede der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d geteilt wird.
Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 5 zum Empfangen von Bildinformation von den Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d und Synthetisieren des gesamten Objektbilds.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d wird ein Objektbild in 16 (4 · 4 in der waagerechten und der senkrechten Richtung) Abschnitte geteilt, wie in Fig. 52A bis 52D gezeigt, und die Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 oder D1 bis D4 eines entsprechenden der Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d sind an vier nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet. Im einzelnen sind auf der Bilderzeugungsebene 3a, die in Fig. 52A gezeigt ist, die Lichtempfangsabschnitte A1, A2, A3 und A4 jeweils an der ersten, der dritten, der neunten und der elften Positionen angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3b, die in Fig. 52B gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte B1, B2, B3 und B4 jeweils an der zweiten, der vierten, der zehnten und der zwölften Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3c, die in Fig. 52C gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte C1, C2, C3 und C4 jeweils an der fünften, der siebten, der dreizehnten und der fünfzehnten Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3d, die in Fig. 52D gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte D1, D2, D3 und D4 jeweils an der sechsten, der achten, der vierzehnten und der sechzehnten Positionen angeordnet.
Bildinformation eines Objekts, die in den vorstehend erwähnten Anordnungszuständen der Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d auf der Bilderzeugungsebene 3a, 3b, 3c und 3d getrennt durch die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 aufgenommen wird, wird durch die Bildsynthetisierschaltung 5 synthetisiert, wie vorstehend beschrieben wurde. Fig. 53 zeigt den Zustand der synthetisierten Bildinformationen und veranschaulicht Beiträge der jeweiligen Lichtempfangsabschnitte (A, B, C und D) zum Objektbild. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements, und eine Auflösung äquivalent zu der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement verwendet wird, das die 16-fache Anzahl von Pixeln der eines konventionellen Bildaufnahmeelement hat, kann erhalten werden, wodurch ein Bild mit hoher Bildqualität erhalten wird.
Bei Verwirklichung der in Fig. 52A bis 52D gezeigten Anordnungen können dann, wenn die Gehäuse der Bildaufnahmeelemente ausreichend klein sind, die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 zu D4 durch unabhängige Bildaufnahmeelemente gebildet werden. Wenn jedoch die Größe des Gehäuses des Bildaufnahmeelements zu groß ist, falls die unabhängigen Bildaufnahmeelemente verwendet werden, stören diese einander. Infolgedessen ist in diesem Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmeelement-Chip 4a, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3a ange ordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 54A gezeigt, und sind die Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4 auf die vier schraffierten Abschnitte dieser Teilabschnitte gesetzt. Der Bildaufnahmeelement-Chip 4b, dessen das Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil- Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3b angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 54B gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte B1 bis B4 sind auf die vier schraffierten Abschnitte dieser Teilabschnitte gesetzt. Auf vergleichbare Art und Weise ist der Bildaufnahmeelement-Chip 4c, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3c angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 54C gezeigt, und sind die Lichtempfangsabschnitte C1 bis C4 auf die vier schraffierten Abschnitte dieser Teilabschnitte gesetzt. Der Bildaufnahmeelement-Chip 4d, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3d angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 54D gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte D1 bis D4 sind auf die vier schraffierten Abschnitte dieser Teilabschnitte gesetzt.
In diesem Fall ist die Größe jedes der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 gleich der Bildgröße (beispielsweise einer 1/2"-Übereinstimmungsgröße) eines gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements festgelegt. Auf diese Art und Weise kann die Herstelleinrichtung (einschließlich Fotomasken und dergleichen) des gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements ohne Modifikationen verwendet werden, und die Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 54A bis 54D gezeigt sind, können mit einem hohen Ertrag hergestellt werden (da die Erzeugungsprozesse und dergleichen stabil sind).
Darüber hinaus können, da die Ausrichtungsgenauigkeit in einer Herstellungsvorrichtung des Bildaufnahmeelement-Chips sehr hoch ist, die relativen Positionen der Lichtempfangspositionen der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden. Daher brauchen die Ausrichtungsvorgänge unter den Lichtempfangsabschnitten A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 als Ausrichtungsvorgang der Lichtempfangsabschnitte (einschließlich einer Fallrichtung) nicht durchgeführt zu werden, so daß nur die Positionen des Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d eingestellt werden müssen. Dies ist im Hinblick auf die Stabilität der Lichtempfangsgenauigkeit einschließlich einer Änderung der Umgebung und einer Umschaltzeit sehr zu bevorzugen.
Fig. 55 ist eine Aufsicht, die die Struktur eines einzelnen Bildaufnahmeelement-Chips zeigt. Die in Fig. 55 gezeigte Struktur beinhaltet einen Halbleiterchip 10 eines Bildaufnahmeelements, eine effektive Lichtempfangsfläche (Lichtempfangsabschnitt) 11, der auf einem schraffierten Abschnitt innerhalb des Halbleiterchips 10 vorgesehen ist, und eine Vielzahl Vom Anschlußstellen 12 und 13, die über Drähte mit externen Beinchen verbunden sind. Diese Anschlußstellen 12 und 13 werden während des Herstellungsprozesses einer integrierten Schaltung (Bildaufnahmeelement) mittels erforderlicher Drähte mit einer Schaltung auf dem Halbleiterchip 10 verbunden. Wie in Fig. 55 gezeigt, werden Verbindungsdrähte, die sich von dem Halbleiterchip 10 des Bildaufnahmeelements aus zu externen Anschlüssen erstrecken, von den Enden des Halbleiterchips 10 weg geführt. Mit dieser Struktur kann der Abstand zwischen den Anschlußstellen 12 und 13 auf dem Halbleiterchip 10 und einem Führungsrahmen eines Bildaufnahmeelement-Gehäuses minimiert werden. Daher ist eine einfache maschinelle Bearbeitung möglich, und elektrische Störungen zwischen den Verbindungsdrähten treten nur schwer auf, wodurch infolgedessen die Stabilität und die Zuverlässigkeit verbessert werden.
Aus Vereinfachungsgründen sei angenommen, daß die Anschlußstellen 12 Anschlüsse sind für Signale wie beispielsweise Treiber-Eingangssignale, die dem Bildaufnahmeelement zuzuführen sind, die Anschlußstellen 13 Anschlüsse sind für Signale wie beispielsweise fotoelektrische Umwandlungs- Ausgangssignale, die von dem Bildaufnahmeelement auszugeben sind, und andere Anschlüsse, wie beispielsweise ein Strom- Versorgungsanschluß, ein Masseanschluß und dergleichen, mit jeder Seite korrekt verbunden sind. In diesem Fall ist dann, wenn jeder der Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 54A bis 54D gezeigt sind, auf der Grundlage des in Fig. 55 gezeigten Bildaufnahmeelements aufgebaut ist, der Anordnungszustand der Lichtempfangsabschnitte jedes Bildaufnahmeelement-Chips wie in Fig. 56 gezeigt.
In Fig. 56 entspricht ein Halbleiterchip 100 einem der Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 54A bis 54D gezeigt sind, und beinhaltet Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 entsprechend denen jedes der Bildaufnahmeelemente 4a bis 4d, die in Fig. 54A bis 54D gezeigt sind. Wie aus Fig. 55 ersichtlich ist, sind die Anschlußstellen dieser Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 Kontakte 121 bis 124 (entsprechend den Kontakten 12 in Fig. 55) in Fig. 56 und Kontakte 131 bis 134 (entsprechend den Kontakten 13 in Fig. 55).
Wie Fig. 56 entnehmbar ist, ist ein breiter, freier Bereich (ein Abschnitt, der auf dem Chip nicht verwendet wird) zwischen den Lichtempfangsabschnitte vorhanden, und bildet hinsichtlich des Flächenfaktors eine Verschwendung. Infolgedessen ist in diesem Ausführungsbeispiel ein peripherer Schaltungsabschnitt des Bildaufnahmeelements zwischen den Lichtempfangsabschnitten ausgebildet.
Fig. 57 ist ein Diagramm, das eine Anordnung zeigt, bei der eine Eingangs/Ausgangsschaltung in einem freien Abschnitt zwischen den Lichtempfangsabschnitten angeordnet ist. Fig. 57 ist grundlegend gleich der Fig. 56, so daß dieselben Be zugszeichen in Fig. 57 derselben Teile wie in Fig. 56 bezeichnen. Der größte Teil des Halbleiterchips 100 hat keine Schaltungselemente außer den Lichtempfangsabschnitten 111 bis 114 und ist leer. Infolgedessen sind, wie durch die doppelten Linien in Fig. 57 gezeigt, durch Nutzen des freien Abschnitts zwischen den Lichtempfangsabschnitten die Eingangs-Anschlußstellen 121 bis 124 durch Eingangsschaltungen (nicht gezeigt) oder Treiber (Ansteuerschaltungen) 161 bis 164, die in dem freien Bereich ausgebildet sind, mit Anschlußstellen 141 bis 144 verbunden, die auf den Seitenrändern des Chips angeordnet sind. Die Ausgangs-Anschlußstellen 131 bis 134 sind mit Anschlußstellen 151 bis 154, die an den Seitenrändern des Chips angeordnet sind, durch Ausgangsschaltungen [Rauschreduktionsschaltungen zum Reduzieren von Rauschkomponenten von Ausgangssignalen, S/H- Schaltungen zum Abtasten/Halten von Signalen oder ausgangsseitigen Signalverarbeitungschaltungen (einem Verstärker (mit variabler Verstärkung), einer Klemmschaltung, einer Gammakorrekturschaltung, einer Schwarz/Weiß-Klemmschaltung und dergleichen oder einem A/D-Umsetzer)] 171 bis 174 verbunden.
Zur Vereinfachung der Darstellung veranschaulicht Fig. 57 die Treiber 161 und 163 und die Ausgangssignalsschaltungen 172 und 174 derart, daß diese nicht in dem freien Bereich zwischen den Lichtempfangsabschnitten liegen. In der Praxis jedoch sind diese Schaltungen in dem freien Bereich zwischen den Lichtempfangsabschnitten ausgebildet. Die vorstehend erwähnten Ausgangsschaltungen 171 bis 174 können einen Speicherabschnitt eines nach dem Vollbildübertragungsprinzip arbeitenden CCD-Elements, eines nach dem Vollbild- Zwischenzeilenprinzip arbeitenden CCD-Elements oder dergleichen beinhalten.
Fig. 58 zeigt eine Modifikation von Fig. 57 und erläutert beispielhaft einen Fall, in dem die Eingangsseiten gemultiplext wird. Die beiden Anordnungen sind nahezu gleich, so daß dieselben Bezugszeichen in Fig. 58 dieselben Teile wie in Fig. 57 bezeichnen. Ein Unterschied besteht lediglich darin, daß die Treiber 161 bis 164 durch den einzelnen Anschlußkontakt 141 des Chips gesteuert werden. Dies deshalb, weil die Eingangsimpedanz der Treiber hoch ist, so daß die Treiber durch einen einzelnen Zeitsteuersignalgenerator in ausreichendem Maße angesteuert werden können. Wenn die Ausgangsimpedanz des Zeitsteuersignalgenerators verhältnismäßig hoch ist und der Generator vier Treiber nicht ansteuern kann, kann das Ausgangssignal des Zeitsteuersignalgenerators mit einem Puffer verbunden werden, um die vier Treiber anzusteuern. In diesem Fall kann der Puffer in dem Halbleiterchip 100 angeordnet sein. Demgegenüber kann dann, wenn eine Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten durch einen einzigen Treiber angesteuert werden kann, die Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten durch einen einzigen Treiber angesteuert werden.
Gemäß Fig. 58 werden die Lichtempfangsabschnitte gleichzeitig angesteuert. Wenn die Lichtempfangsabschnitte im Hinblick auf eine Ausgangssignalverarbeitung sequentiell anzusteuern sind, kann die in Fig. 55 gezeigte Anordnung verwendet werden. Wenn die Lichtempfangsabschnitte synchron anzusteuern sind, ist die in Fig. 58 gezeigte Anordnung am einfachsten, und auch die Genauigkeit kann verbessert werden. Darüber hinaus kann in dieser Modifikation die Anzahl von Anschußbeinchen des Halbleiterchips 100 stark verringert werden, so daß infolgedessen ein weiterer Vorteil bereitgestellt wird.
Fig. 59 zeigt eine weitere Modifikation von Fig. 57 und erläutert einen Fall, in dem die Ausgangsseite gemultiplext wird. Auch in diesem Fall sind die beiden Anordnungen fast dieselben, so daß dieselben Bezugszeichen in Fig. 59 dieselben Teile wie in Fig. 57 bezeichnen. Nachstehend wird ein einziger Unterschied gegenüber Fig. 58 beschrieben. Gemäß Fig. 59 sind sämtliche Ausgangsschaltungen 171 bis 174 mit einem Multiplexer 180 verbunden, und werden ihre Ausgangssignale von der einzigen Anschlußstelle 151 auf dem Chip ausgegeben. Der Multiplexer 180 bestimmt einen der Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114, Information in Übereinstimmung mit einem Steuersignal an einer Anschlußstelle 190, die auf dem Seitenrand des Halbleiterchips 100 angeordnet ist, auszugeben. Diese Anordnung ist für einen Fall geeignet, in dem Aufnahmeergebnisse von den Lichtempfangsabschnitten auf eine vollbildsequentielle (zeitserielle) Art und Weise, beispielsweise bei einem Stehbild-Aufnahmevorgang, ausgegeben werden. In diesem Fall kann die Anzahl von Beinchen des Halbleiterchips 100 ebenfalls stark verringert werden.
Fig. 60 zeigt eine Modifikation des in Fig. 59 gezeigten Halbleiterchips und erläutert beispielhaft einen Fall, in dem der Multiplexer 180 an der Ausgangsseite einer Ausgangsschaltung 170 angeordnet ist. Im einzelnen sind die beiden Anordnungen fast dieselben, so daß dieselben Bezugszeichen in Fig. 60 derselben Teile wie in Fig. 59 bezeichnen. Daher wird nachstehend nur ein Unterschied gegenüber Fig. 58 beschrieben werden. Gemäß Fig. 60 sind sämtliche Ausgangsverbindungsanschlüsse 131 bis 134 mit dem Multiplexer 180 verbunden, und werden ihre Ausgangssignale an der einzigen Anschlußstellen 151 auf dem Chip über die Ausgangsschaltung 170 ausgegeben. Der Multiplexer 180 bestimmt einen der Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114, Information in Übereinstimmung mit einem Steuersignal an einer Anschlußstelle 190, die am Seitenrand des Halbleiterchips 100 angeordnet ist, auszugeben. Diese Anordnung ist für einen Fall geeignet, in dem Aufnahmeergebnisse durch die Lichtempfangsabschnitte vollbildsequentiell (zeitseriell), beispielsweise bei einem Stehbild-Aufnahmevorgang, ausgegeben werden.
In diesem Fall kann die Anzahl von Beinchen des Halbleiterchips 100 ebenfalls stark verringert werden. Darüber hinaus können in diesem Fall, da die Ausgangsschaltung 170 sämtlichen Lichtempfangsabschnitten 111 bis 114 gemeinsam ist, gut passende Ausgangscharakteristiken haben können, die Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 gut passende Ausgangscharakteristiken haben. In diesem Fall kann die Ausgangschaltung 170 einen Speicherabschnitt beinhalten, der Lichtempfangsabschnitten gemeinsam ist, wenn Vollbild-Übertragungs-CCD-Elemente, Vollbild-Zwischenzeilen-CCD-Elemente oder dergleichen Verwendet werden.
Fig. 61 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 51 gezeigten Anordnung zeigt. Gemäß Fig. 61 beinhaltet die Bildaufnahmevorrichtung ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 2001 zum fotoelektrischen Konvertieren eines optischen Bilds eines Objekts. Das Bildaufnahmeelement 2001 entspricht in der Praxis dem Lichtempfangsabschnitt A1 in Fig. 54A entspricht und kann einen Speicherabschnitt beinhalten, wenn ein Vollbild-Übertragungs-CCD-Element oder ein Vollbild-Zwischenzeilen-CCD-Element verwendet wird. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner einen Treiber 2101 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 2001, eine Rauschreduktionsschaltung 2801 wie beispielsweise eine Korrelations-Doppel-Abtastschaltung (CDS-Schaltung), eine S/H- Schaltung 2201 zum Abtasten und Halten eines Ausgangs des Bildaufnahmeelements 2001, einen A/D-Umsetzer 2301 zum Konvertieren eines Analog-Ausgangsignals des Bildaufnahmeelement 2001, das von der S/H-Schaltung 2201 abgetastet und gehalten wird, in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 2401 zum Speichern von digitaler Objektbildinformation, die durch den A/D-Umsetzer 2301 von dem Bildaufnahmeelement 2001 konvertiert wurden. Das Betriebsablauf-Zeitverhalten des Treibers 2101 für den Bildspeicher 2401 wird durch ein Zeitsteuersignal von einer Takterzeugungsschaltung 205 als dem vorstehend erwähnten Zeitsteuersignalgenerator gesteuert.
Es wird angemerkt, daß die vorstehend erwähnten Signalverarbeitungsschaltungen (ein Verstärker (mit variabler Verstärkung), eine Klemmschaltung, eine Gamma-Korrekturschaltung, eine Weiß/Schwarz-Klemmschaltung und dergleichen) zwischen der S/H-Schaltung 2201 und dem A/D-Umsetzer 2301 angeordnet werden können.
Ein Teil oder die gesamte Rauschverringerungsschaltung 2801 für den A/D-Umsetzer 2301 kann auf dem in Fig. 57 bis 59 gezeigten Halbleiterchip 100 angeordnet werden.
Ein Abschnitt, der aus dem Bildaufnahmeelement 2001 für dem Bildspeicher 2401 besteht und von einer durchbrochenen Linie umgeben ist, bildet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Bildaufnahmeeinheiten X2, X3, ..., X16 mit derselben Anordnung wie der der Bildaufnahmeeinheit X1 erzielen eine Reihe von Funktionen einer fotoelektrischen Umwandlungsfunktion eines Objektbilds durch Bildaufnahmeelemente unter Verwendung der Lichtempfangsabschnitte A2 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis 54, die in Fig. 54A bis 54D gezeigt sind, für eine Speicherfunktion durch Bildspeicher. Im einzelnen umfassen die Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X16 jeweils Bildaufnahmeelemente 2002 bis 2016, Treiber 2202 bis 2216, A/D-Umsetzer 2302 bis 2316 und Bildspeicher 2402 bis 2416. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten der Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X16 werden ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 205 gesteuert.
In der in Fig. 61 gezeigten Schaltung werden 16 Teile von Information von 16 Teil-Objektbildabschnitten jeweils in den Bildspeichern 2401 bis 2416 gespeichert. Diese Teile von Information werden durch eine Bildsynthetisierschaltung 5 ausgelesen und zu einem in Fig. 53 gezeigten Muster synthetisiert. Danach wird die synthetisierte Informationen an einen Ausgangsanschluß 6 ausgegeben. Das Betriebsablauf- Zeitverhalten der Bildsynthetisierschaltung 5 zu dieser Zeit wird ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 205 gesteuert.
Die vorstehend erwähnten Bildspeicher 2401 bis 2416 und die Bildsynthetisierschaltung 5 können auf einfache Art und Weise unter Verwendung bekannter Speicher und deren Steuerungsverfahren verwirklicht werden. Daher wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte A, B, C und D in der waagerechten Richtung in Einheiten von vier Bildaufnahmeelementen, die in Fig. 62 gezeigt sind, des vorstehenden Ausführungsbeispiels, die Anzahl effektiver Pixel der Bildaufnahmeelemente unendlich erhöht werden, so daß die Auflösung theoretisch unendlich verbessert werden kann. Beispielsweise erläutern Fig. 63A bis 63D beispielhaft einen Fall, in dem die Bildaufnahmevorrichtung durch 64 Bildaufnahmeelemente gebildet wird, und zeigt Fig. 64 synthetisierte Bildinformation dieser Bildaufnahmeelemente. In diesem Fall wird, wie vorstehend beschrieben wurde, dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte festgelegt sind, wie in Fig. 65A bis 65D gezeigt, der größte Teil des Bereichs jedes Halbleiterchip- Abschnitts zu einem freien Bereich. Daher wird ein peripherer Schaltungsabschnitt durch Verwenden des freien Abschnitts des Halbleiterchips durch dasselbe Verfahren wie in Fig. 57 bis 59 ausgebildet, wodurch der Flächenfaktor des Halbleiterchips verbessert wird. Darüber hinaus kann die Anzahl von Verbindungsleitungen des Halbleiterchips verringert werden, und können Anti-Rausch-Charakteristiken verbessert werden.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein optischer Bilderzeugungspfad, der in beispielsweise einer existierenden Mehrfachplatinen-Kamera für industrielle Anwendungen verwendet wird, durch Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht werden, so daß ein Bild mit höherer Bildqualität erhalten werden kann. Darüber hinaus können, weil jede Bilderzeugungsebene eines einzelnen Bildaufnahmeelement-Chips durch einen einzigen Bildaufnahmeelement-Chip erzeugt werden kann, in dem die Lichtempfangselemente mit jeweils einer Größe gleich der eines Bildaufnahmeelements für Consumer-Anwendungen, das technisch ausreichend eingeführt ist, an nicht benachbarten Positionen angeordnet werden, eine Herstellungsvorrichtung (einschließlich Fotomasken) und Herstellungsprozesse des Bildaufnahmeelements für Consumer- Anwendungen gemeinsam verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Bildaufnahmeelement mit hoher Leistungsfähigkeit bezüglich der relativen positionellen Genauigkeit der Lichtempfangsabschnitte, der Flachheit und dergleichen mit einem hohen Ertrag hergestellt werden. Da ein einzelner Bildaufnahmeelement-Chip (mit einer Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten) auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet ist, kann der Bildaufnahmeelement-Chip (Lichtempfangsabschnitte) mit beachtlich höherer Genauigkeit und Stabilität als diejenigen in einem Fall, in dem die Lichtempfangsabschnitte durch unabhängige Bildaufnahmeelement-Chips gebildet werden, ausgerichtet werden.
Darüber hinaus kann, weil sämtliche Anschlußstellen an den Seitenrändern des Halbleiterchips angeordnet sind, eine Anordnung mit guter maschineller Bearbeitbarkeit und zuverlässigkeit bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann dann, wenn ein peripherer Schaltungsabschnitt wie beispielsweise eine Eingangs/Ausgangsschaltung auf einem freien Abschnitt zwischen den Lichtempfangsabschnitten auf dem Halbleiterchip ausgebildet wird, die Chipfläche effizient genutzt werden. Insbesondere kann verhindert werden, daß ein schwaches Ausgangssignal über eine lange Leitung übertragen wird, und können Anti-Rausch-Charakteristiken verbessert werden.
Die Betriebsfrequenz der erfindungsgemäßen Einrichtung kann so niedrig sein wie diejenige, die in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, so daß eine Hochfrequenz, die in einer "Hi-Vision"-Kamera erforderlich ist, nicht be nötigt wird. Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Einrichtung auf einfache Art und Weise durch Schaltungselemente und Verfahren, die in konventionellen Einrichtungen verwendet werden, verwirklicht werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in Übereinstimmung mit der Erfindung Bildaufnahmelicht eines Objekts in eine Vielzahl von Strahlen mit gleichen Lichtmengen geteilt, und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Eine Vielzahl von Teillicht-Empfangsabschnitten von Bildaufnahmeelement-Chips sind an nicht benachbarten Teil- Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird, und Teile von Bildinformation der Bildaufnahmeelement-Chips werden später synthetisiert. Darüber hinaus ist ein peripherer Schaltungsabschnitt des Bildaufnahmeelements zwischen der Vielzahl von Teillicht-Empfangsabschnitten angeordnet. Daher kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung eines normalen Bildaufnahmeelements erhöht werden, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, so daß die Bildqualität verbessert werden kann. Darüber hinaus kann der Flächenfaktor des Bildaufnahmeelement- Chips verbessert werden, und auch Anti-Rausch-Charakteristiken können verbessert werden.
Fig. 66 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die in Fig. 66 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet eine Abbildungslinse 1, durch die Bildaufnahmelicht L Von einem Objekt hindurchtritt, und Strahlteiler 2a, 2b und 2c, die als Teileinrichtungen zum Teilen des Bildaufnahmelichts L in eine Vielzahl von Strahlen L1, L2, L3 und L4 gleicher Lichtmengen und Erzeugen von Objektbildern an unterschiedlichen Positionen dienen. Jeder dieser Strahlteiler 2a, 2b und 2c umfaßt beispielsweise einen Halbspiegel. Die Strahlteiler 2a, 2b und 2c haben Reflektivitäten von jeweils 25% (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2) und führen Strahlen L1, L2, L3 und L4 derselben Lichtmenge Bilderzeugungsebenen (Brennebenen) 3a, 3b, 3c und 3d der vier Objektbilder zu, wodurch Objektbilder mit derselben Größe und derselben Helligkeit auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d erzeugt werden. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d mit jeweils einer Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten, die auf einer Ebene verteilt sind. Diese Lichtempfangsabschnitte sind an nicht benachbarten Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d geteilt wird. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner eine Bildsynthetisierschaltung 5 zum Empfangen von Bildinformationen von den Bildaufnahmeelement- Chips 4a, 4b, 4c und 4d und Synthetisieren des gesamten Objektbilds.
Auf jeder der Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d wird ein Objektbild in 16 (4 · 4 in der waagerechten und der senkrechten Richtung) Abschnitte geteilt, wie in Fig. 67A bis 67D gezeigt, und sind die Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 oder D1 bis D4 eines entsprechenden der Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d an vier nicht benachbarten Teil-Positionen angeordnet. Im einzelnen sind auf der Bilderzeugungsebene 3a, die in Fig. 67A gezeigt ist, die Lichtempfangsabschnitte A1, A2, A3 und A4 jeweils an der ersten, der dritten, der neunten und der elften Positionen angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3b, die in Fig. 67B gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte B1, B2, B3 und B4 jeweils an der zweiten, der vierten, der zehnten und der zwölften Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3c, die in Fig. 67C gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte C1, C2, C3 und C4 jeweils an der fünften, der siebten, der dreizehnten und der fünfzehnten Position angeordnet. Auf der Bilderzeugungsebene 3d, die in Fig. 67D gezeigt ist, sind die Lichtempfangsabschnitte D1, D2, D3 und D4 jeweils an der sech sten, der achten, der vierzehnten und der sechzehnten Positionen angeordnet.
Bildinformation eines Objekts, die durch die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 in den vorstehend erwähnten Anordnungszuständen der Bildaufnahmeelement-Chips 4a, 4b, 4c und 4d auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d getrennt aufgenommen wird, wird durch die Bildsynthetisierschaltung 5 synthetisiert, wie vorstehend beschrieben wurde. Fig. 68 zeigt den Zustand der synthetisierten Bildinformation und veranschaulicht Beiträge der jeweiligen Lichtempfangsabschnitte (A, B, C und D) zum Objektbild. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl effektiver Pixel auf den Bilderzeugungsebenen 3a, 3b, 3c und 3d das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements, so daß eine Auflösung äquivalent zu der, die erhalten wird, wenn ein Bildaufnahmeelement mit der 16- fachen Anzahl von Pixeln eines konventionellen Bildaufnahmeelements verwendet wird, erhalten werden kann, wodurch ein Bild mit hoher Bildqualität erhalten wird.
Bei Verwirklichung der Anordnungen, die in Fig. 67A bis 67D sind, können dann, wenn die Gehäuse der Bildaufnahmeelemente ausreichend klein sind, die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 durch unabhängigen Bildaufnahmeelementen gebildet werden. Wenn jedoch die Größe des Gehäuses des Bildaufnahmeelements zu groß ist, stören sie sich gegenseitig, falls die unabhängigen Bildaufnahmeelemente verwendet werden. Infolgedessen ist in diesem Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmeelement-Chip 4a, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3a angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 69A gezeigt, und sind die Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4 auf die vier schraffierten Abschnitte dieser Teil-Abschnitte gesetzt. Der Bildaufnahmeelement-Chip 4b, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun aus 16 Teil- Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3b angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 69B gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte B1 bis B4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teil-Abschnitte gesetzt. Auf vergleichbare Art und Weise das ist der Bildaufnahmeelement-Chip 4c, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun aus 16 Teil-Abschnitten hat, auf der Bilderzeugungsebene 3c angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 69C gezeigt, und die Lichtempfangsabgchnitte C1 bis C4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teil-Abschnitte gesetzt. Der Bildaufnahmeelement-Chip 4d, dessen Lichtempfangsabschnitt eine Größe entsprechend neun von 16 Teil-Abschnitten hat, ist auf der Bilderzeugungsebene 3d angeordnet, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 69D gezeigt, und die Lichtempfangsabschnitte D1 bis D4 sind auf die vier schraffierten Teile dieser Teilabschnitte gesetzt.
In diesem Fall wird die Größe jedes der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 gleich der Bildgröße (beispielsweise eine 1/2"-Übereinstimmungsgröße) eines gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements festgelegt. Auf diese Art und Weise kann die Herstellungseinrichtung (einschließlich Fotomasken und dergleichen) des gegenwärtig populären Bildaufnahmeelements ohne Modifikationen verwendet werden, und können die Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 69A bis 69D gezeigt sind, mit einem hohen Ertrag hergestellt werden (da die Herstellungsprozesse und dergleichen stabil sind).
Darüber hinaus können, da die Ausrichtungsgenauigkeit in einer Herstellungsvorrichtung des Bildaufnahmeelement-Chips sehr hoch ist, die relativen Positionen der Lichtempfangspositionen der Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 mit sehr hoher Genauigkeit festgelegt werden. Daher brauchen, als ein Ausrichtungsvorgang der Lichtempfangsabschnitte (einschließlich einer Fallrichtung), die Ausrichtungsvorgänge zwischen den Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4 nicht durchgeführt zu werden, so daß nur die Positionen der Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d eingestellt werden müssen. Dies ist im Hinblick auf die Stabilität der positionellen Lichtempfangsgenauigkeit einschließlich einer Änderung der Umgebung und einer Umschaltzeit stark bevorzugenswert.
In diesem Ausführungsbeispiel ist dann, wenn jeder der Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 69A bis 69D gezeigt sind, auf der Grundlage des Bildaufnahmeelements, das in Fig. 55 gezeigt ist, aufgebaut ist, der Anordnungszustand der Lichtempfangsabschnitte jedes Bildaufnahmeelement-Chips wie in Figur gezeigt 70. Im einzelnen entspricht in Fig. 70 ein Halbleiterchip 100 jedem vom Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d, die in Fig. 69A bis 69D gezeigt sind, und Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 entsprechen denjenigen von Bildaufnahmeelement-Chips 4a bis 4d. Wie aus Fig. 55 ersichtlich ist, befinden sich Anschlußkontakte dieser Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 an Positionen von Flächen 121 bis 128, die in Fig. 70 gezeigt sind.
Die Anschlußkontaktflächen 122, 123, 126 und 127 der Lichtempfangsabschnitte 111 bis 114 befinden sich nicht in der Nähe der Seitenränder des Halbleiterchips 100, sondern an inneren, tiefen Positionen. Daher werden dann, wenn Anschlußdrähte von diesen Positionen mit einem Führungsrahmen eines IC-Gehäuses verbunden werden, die Anschlußdrähte sehr lang, welches zu einer schlechten maschinellen Bearbeitbarkeit und Zuverlässigkeit führt.
Infolgedessen ist in diesem Ausführungsbeispiel, um diesen Nachteil zu beseitigen, ein Verdrahtungsmuster, das mit Anschlußkontakten, die an den Seitenrändern des Halbleiterchips 100 angeordnet sind, zwischen den geteilten Lichtempfangsabschnitten angeordnet, wie in Fig. 71 gezeigt. Fig. 71 ist im wesentlichen gleich der wie Fig. 70, so daß dieselben Bezugszeichen in Fig. 71 dieselben Teile wie in Fig. 70 bezeichnen. Daher wird nachstehend nur ein Unterschied gegenüber Fig. 70 beschrieben. Der größte Teil des Halbleiterchips 100 hat keine Schaltungselemente außer den Lichtempfangsabschnitten 111 bis 114 und befindet sich in einem freien Zustand. Infolgedessen können dann, wenn wie durch doppelte Linien in Fig. 71 gezeigt ein Verdrahtungsmuster zum jeweiligen Verbinden der Fläche 122 und eines Anschlußkontakts 131, der Fläche 123 und eines Anschlußkontakts 132, der Fläche 126 und eines Anschlußkontakts 133 und der Fläche 127 und eines Anschlußkontakts 134 unter Verwendung des freien Abschnitts zwischen den Lichtempfangsabschnitten erzeugt wird, sämtliche Anschlußstellen einschließlich der Anschlußkontakte 131 bis 134 an den Seitenrandabschnitten des Halbleiterchips 100 angeordnet werden. Daher können die Anschlußstellen an diesen Positionen und der Führungsrahmen des IC-Gehäuses durch die kürzesten Anschlußdrähte verbunden werden. Daher ist eine leichte Kontaktierung möglich, und können Anti-Rausch-Eigenschaften verbessert werden, wodurch die maschinelle Bearbeitbarkeit und Zuverlässigkeit verbessert werden können.
Fig. 72 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung der Bildaufnahmevorrichtung mit der in Fig. 66 gezeigten Anordnung zeigt. Gemäß Fig. 72 beinhaltet die Bildaufnahmevorrichtung ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element) 2001 zum fotoelektrischen Konvertieren eines optischen Bilds eines Objekts. Das Bildaufnahmeelement 2001 entspricht in der Praxis dem Lichtempfangsabschnitt A1 in Fig. 69A. Die Bildaufnahmevorrichtung beinhaltet ferner einen Treiber 2101 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 2001, eine S/H-Schaltung 2201 zum Abtasten und Halten eines Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 2001, einen A/D- Umsetzer 2301 zum Konvertieren eines analogen Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 2001, das durch die S/H- Schaltung 2201 abgetastet und gehalten wird, in ein Digi talsignal, und einen Bildspeicher 2401 zum Speichern von digitaler Objektbildinformation, die durch den A/D-Umsetzer 2301 von dem Bildaufnahmeelement 2001 konvertiert wird. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten des Treibers 2101 für den Bildspeicher 2401 durch ein Zeitsteuersignal von einer Takterzeugungsschaltung 205 als dem vorstehend erwähnten Zeitsteuersignalgenerator gesteuert.
Ein Abschnitt, der aus dem Bildaufnahmeelement 2001 für den Bildspeicher 2401 besteht und durch eine durchbrochene Linie umgeben ist, bildet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Bildaufnahmeeinheiten X2, X3, ..., X16 mit derselben Anordnung wie der der Bildaufnahmeeinheit X1 erzielen eine Reihe von Funktionen von einer fotoelektrischen Umwandlungsfunktion eines Objektbilds durch Bildaufnahmeelemente unter Verwendung der Lichtempfangsabschnitte A2 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D4, die in Fig. 69A bis 69D gezeigt sind, bis zu einer Speicherfunktion durch Bildspeicher. Im einzelnen umfassen die Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X16 jeweils Bildaufnahmeelemente 2002 bis 2016, Treiber 2202 bis 2216, A/D-Umsetzer 2302 bis 2316 und Bildspeicher 2402 bis 2416. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten der Bildaufnahmeeinheiten X2 bis X16 werden ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 205 gesteuert.
In der in Fig. 72 gezeigten Schaltung werden 16 Teile Von Information von 16 Teil-Objektbildabschnitten in den Bildspeichern 2401 bis 2416 gespeichert. Diese Teile von Information werden durch die Bildsynthetisierschaltung 5 ausgelesen und zu einem in Fig. 69 gezeigten Muster synthetisiert. Danach wird die synthetisierte Information an einen Ausgangsanschluß 6 ausgegeben. Das Betriebsablauf- Zeitverhalten der Bildsynthetisierschaltung 5 zu dieser Zeit wird ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 205 gesteuert.
Die vorstehend erwähnten Bildspeicher 2401 bis 2416 und die Bildsynthetisierschaltung 5 können unter Verwendung bekannter Speicher und deren Steuerungsverfahren auf einfache Art und Weise verwirklicht werden. Daher wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen.
In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte A, B, C und D in der waagerechten Richtung in Einheiten von vier Bildaufnahmeelementen, die in Fig. 73 gezeigt sind, angeordnet werden, die Anzahl effektiver Pixel der Bildaufnahmeelemente unendlich erhöht werden, so daß die Auflösung theoretisch unendlich verbessert werden kann. Beispielsweise erläutern Fig. 74A bis 74D beispielhaft einen Fall, in dem die Bildaufnahmevorrichtung durch 64 Bildaufnahmeelementen gebildet wird, und Fig. 75 zeigt synthetisierte Bildinformation aus diesen Bildaufnahmeelementen. In diesem Beispiel sind die meisten von Drähten, die von den Lichtempfangsabschnitten schraffierter Abschnitte in Fig. 76A bis 76D weggeführt sind, an den Seitenrändern des Halbleiterchips nicht vorhanden. Demgegenüber können dann, wenn ein Verdrahtungsmuster unter Verwendung des freien Abschnitts des Halbleiterchips durch dasselbe Verfahren wie in Fig. 70 erzeugt wird, Anschlußkontakte an den Seitenrändern des Halbleiterchips angeordnet werden, wie der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist.
Auf diese Art und Weise kann dann, wenn ein optischer Bilderzeugungspfad, der in beispielsweise einer existierenden Mehrplatinen-Kamera für industrielle Anwendungen verwendet wird, durch einen Strahlteiler in eine Vielzahl von Pfaden geteilt wird, die äquivalente Anzahl von Pixeln stark erhöht werden, so daß ein Bild mit höherer Bildqualität erhalten werden kann. Beispielsweise kann dann, wenn ein Bildaufnahmeelement, das vierhunderttausend Pixel hat und in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, erfindungsgemäß angepaßt wird, die Anzahl von Pixeln in dem in Fig. 66 gezeigten Ausführungsbeispiel 1,6 Millionen und in diesen Ausführungsbeispiel 6,4 Millionen erreichen. Wenn die Bildgröße weiter vergrößert wird, kann die Anzahl effektiver Pixel unendlich erhöht werden.
Darüber hinaus können, weil jede Bilderzeugungsebene eines einzelnen Bildaufnahmeelement-Chips durch einen einzigen Bildaufnahmeelement-Chip erzeugt werden kann, in dem die Lichtempfangselemente mit jeweils einer Größe gleich der eines Bildaufnahmeelements für Consumer-Anwendungen, das technisch ausreichend eingeführt ist, an nicht benachbarten Positionen angeordnet werden, eine Herstellungsvorrichtung (einschließlich Fotomasken) und Herstellungsprozesse des Bildaufnahmeelements für Consumer-Anwendungen gemeinsam verwendet werden. Darüber hinaus kann ein Bildaufnahmeelement mit hoher Leistungsfähigkeit bezüglich der relativen positionellen Genauigkeit der Lichtempfangsabschnitte, der Flachheit und dergleichen mit einem hohen Ertrag hergestellt werden. Da ein einzelner Bildaufnahmeelement-Chip (mit einer Vielzahl von Lichtempfangsabschnitten) auf jeder Bilderzeugungsebene angeordnet ist, kann der Bildaufnahmeelement-Chip (Lichtempfangsabschnitte) mit beachtlich höherer Genauigkeit und Stabilität als diejenigen in einem Fall, in dem die Lichtempfangsabschnitte durch unabhängige Bildaufnahmeelement-Chips gebildet werden, ausgerichtet werden.
Darüber hinaus kann, weil sämtliche Anschlußstellen an den Seitenrändern des Halbleiterchips angeordnet sind, eine Anordnung mit guter maschineller Bearbeitbarkeit und Zuverlässigkeit bereitgestellt werden.
Die Betriebsfrequenz der erfindungsgemäßen Einrichtung kann so niedrig sein wie diejenige, die in einer existierenden Heim-Videokamera verwendet wird, so daß eine Hochfrequenz, die in einer "Hi-Vision"-Kamera erforderlich ist, nicht benötigt wird. Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Einrichtung auf einfache Art und Weise durch Schaltungselemente und Verfahren, die in konventionellen Einrichtungen ver wendet werden, verwirklicht werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in Übereinstimmung mit der Erfindung Bildaufnahmelicht eines Objekts in eine Vielzahl von Strahlen mit gleichen Lichtmengen geteilt, und werden Objektbilder an unterschiedlichen Positionen erzeugt. Eine Vielzahl von Teillicht-Empfangsabschnitten von Bildaufnahmeelement-Chips sind an nicht benachbarten Teil- Positionen angeordnet, wenn ein Objektbild in eine Vielzahl von Bildern auf jeder Bilderzeugungsebene geteilt wird, und Teile von Bildinformation der Bildaufnahmeelement-Chips werden später synthetisiert. Darüber hinaus ist ein peripherer Schaltungsabschnitt des Bildaufnahmeelements zwischen der Vielzahl von Teillicht-Empfangsabschnitten angeordnet. Daher kann die Anzahl effektiver Pixel unter Verwendung eines normalen Bildaufnahmeelements erhöht werden, ohne ein hoch integriertes Bildaufnahmeelement zu verwenden, so daß die Bildqualität verbessert werden kann. Darüber hinaus kann der Flächenfaktor des Bildaufnahmeelement- Chips verbessert werden, und auch Anti-Rausch-Charakteristiken können verbessert werden. Außerdem ist eine einfache Kontaktierung möglich, so daß infolgedessen die maschinelle Bearbeitbarkeit und Zuverlässigkeit verbessert wird.
In jedem der vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele fällt Licht auf eine Abschnitt zwischen den Lichtempfangsabschnitten ein. In diesem Zustand wird Bildlicht, das von einem solchen Abschnitt reflektiert wird, zu Streulicht und verursacht infolgedessen einen ungünstigen Einfluß wie beispielsweise Reflexionsflecken. Im einzelnen können, da einige Lichtkomponenten eines Objektbilds auf Abschnitte B1 und B2 gemäß Fig. 77A und auf Abschnitte A1 und A2 gemäß Fig. 77B abgestrahlt werden, diese Teile auf unerwünschte Weise sehr hell werden. Von diesen Abschnitten reflektiertes Licht wird zu Streulicht, und wenn einige Streulichtkomponenten die Lichtempfangsabschnitte erreichen, verursachen sie Reflexionsflecke, wodurch die Qualität des aufge nommenen Bilds verschlechtert wird.
Infolgedessen umfaßt diese Ausführungsbeispiel Teileinrichtungen zum Teilen eines optischem Pfad eines Objektbilds, das durch ein optisches Bildaufnahmesystem erhalten wurde, in eine Vielzahl optischer Pfade, eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen, die an nicht benachbarten Positionen auf Bilderzeugungsebenen der Vielzahl der durch die Teileinrichtung geteilten optischen Pfade angeordnet sind, zum Aufnehmen entsprechender Abschnitte des Objektbilds, eine Synthetisiereinrichtung zum Synthetisieren von Bildaufnahmeinformation des gesamten Objektbilds auf der Grundlage von Information von der Vielzahl von Bildaufnahmeelementen, und nicht reflektierende Elemente, die an Abschnitten der Bilderzeugungsebenen angeordnet sind, an welchen die Bildaufnahmeelemente nicht angeordnet sind. Auf diese Art und Weise kann auch dann, wenn Licht auf die Abschnitte der Bilderzeugungsebene abgestrahlt wird, an welchen die Bildaufnahmeelemente nicht angeordnet sind, Streulicht vermieden werden, da das Licht nicht reflektiert wird, so daß ein aufgenommenes Bild hoher Auflösung mit hoher Qualität erhalten werden kann.
Der Inhalt des elften Ausführungsbeispiels wird nachstehend hinunter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Dasselbe optische System wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel (beispielsweise ein optisches System gemäß Fig. 1 gezeigt) wird verwendet, und als Brennebenen 3 und 4, werden die in Fig. 78A und 78B gezeigten Bildaufnahmeelemente verwendet. Im einzelnen zeigen Fig. 78A und 78B Zustände der Brennebenen (oder Bilderzeugungsebenen) 3 und 4, auf denen durch einen Strahlteiler 2 geteilte Bilder erzeugt werden. A bzw. B entsprechen den Brennebenen 3 und 4. Auf jeder Brennebene wird ein Objektbild in vier Teile geteilt. Auf der Brennebene 3 sind Lichtempfangsabschnitte A1 und A2 eines Bildaufnahmeelements an nicht benachbarten er sten und dritten Positionen angeordnet. Auf der Brennebene 3 sind Lichtempfangsabschnitte B1 und B2 eines Bildaufnahmeelements an nicht benachbarten zweiten und vierten Positionen angeordnet. In diesem Zustand werden Teile von Objektbildinformation, die durch die vier Lichtempfangsabschnitte A1, A2, B1 und B2 getrennt aufgenommen werden, später zu einem einzigen Bild synthetisiert. Auf diese Art und Weise kann ein vollständiges Originalbild in einem Beitragmuster der Bildaufnahmeelemente zu einem Objektbild wiederhergestellt werden, wie in Fig. 77C gezeigt.
Ein Anti-Reflexionsfilm ist auf schraffierte Abschnitte B1 und B2 in Fig. 78A und schraffierte Abschnitte A1 und A2 in Fig. 78B beschichtet oder haftet diesen an. Auf diese Art und Weise kann auch dann, wenn Objektbildlicht auf die schraffierten Abschnitte abgestrahlt wird, von diesen Abschnitten reflektiertes Licht stark unterdrückt werden, so daß eine Qualitätsverschlechterung des aufgenommenen Bilds, die durch reflektiertes Licht verursacht wird, verhindert werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel wird Licht durch den Anti-Reflexionsfilm absorbiert. Jedoch können die vorstehend erwähnten schraffierten Abschnitte natürlich durch transparente Elementen gebildet werden, um Licht durch dieselben zu übertragen.
Fig. 79 zeigt das zwölfte Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl geteilter optischer Pfade verdoppelt, d. h., vier im Vergleich zu dem elften Ausführungsbeispiel.
Gemäß Fig. 79 beinhaltet eine Bildaufnahmevorrichtung eine Linse 1, und Strahlteiler 2-1, 2-2 und 2-3 haben jeweils Reflektivitäten von etwa 252 (1/4), 33% (1/3) und 50% (1/2). Diese Strahlteiler 2-1, 2-2 und 2-3 teilen einfallendes Licht L in Strahlen L1, L2, L3 und L4 derselben Lichtmenge und Erzeugen Bilder an Positionen von Brennebenen 3, 4, 5 und 6. In diesem Ausführungsbeispiel ist jede Brennebene (Bilderzeugungsebene) in 16 (= 4 · 4) Abschnitte geteilt, und vier Lichtempfangsabschnitte sind jeweils an vier nicht benachbarten Positionen auf jeder Brennebene angeordnet, wie in Fig. 80A bis 80D gezeigt:

Brennebene 3:

Position 1 - Lichtempfangsabschnitt A1
Position 3 - Lichtempfangsabschnitt A2
Position 9 - Lichtempfangsabschnitt A3
Position 11 - Lichtempfangsabschnitt A4
(Fig. 80A)

Brennebene 4:

Position 2 - Lichtempfangsabschnitt B1
Position 4 - Lichtempfangsabschnitt B2
Position 10 - Lichtempfangsabschnitt B3
Position 12 - Lichtempfangsabschnitt B4
(Fig. 80B)

Brennebene 5:

Position 5 - Lichtempfangsabschnitt C1
Position 7 - Lichtempfangsabschnitt C2
Position 13 - Lichtempfangsabschnitt C3
Position 15 - Lichtempfangsabschnitt C4
(Fig. 80C)

Brennebene 6:

Position 6 - Lichtempfangsabschnitt D1
Position 8 - Lichtempfangsabschnitt D2
Position 14 - Lichtempfangsabschnitt D3
Position 16 - Lichtempfangsabschnitt D4
(Fig. 80D)
In diesem Zustand wird Objektbildinformation, die durch die 16 Lichtempfangsabschnitte A1 bis A4, B1 bis B4, C1 bis C4 und D1 bis D9 getrennt aufgenommen wurde, später zu einem Bild synthetisiert. Auf diese Art und Weise kann ein vollständiges Originalbild in einem Beitragmuster der Bildaufnahmeelemente zu einem Objektbild wiederhergestellt werden, wie in Fig. 80E gezeigt. In diesem Fall kann die Anzahl effektiver Pixel auf den Brennebenen das 16-fache der eines einzelnen Bildaufnahmeelements sein, so daß die Auflösung dementsprechend erhöht werden kann.
Wie in dem elften Ausführungsbeispiel ist, da Objektbilder auf in Fig. 80A bis 80D mit N bezeichneten Abschnitten erzeugt werden, ein Anti-Reflexionsfilm auf diese Abschnitte N beschichtet oder haftet diesen an. Auf diese Art und Weise kann von diesen Abschnitten N reflektiertes Licht stark reduziert werden, so daß eine Qualitätsverschlechterung des aufgenommenen Bilds, die durch reflektiertes Licht verursacht wird, verhindert werden kann.
Fig. 81 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Schaltung des elften Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt. Gemäß Fig. 81 beinhaltet die Bildaufnahmevorrichtung ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise A1 in Fig. 78A) 100-1 wie beispielsweise ein CCD-Element zum fotoelekrtischen Konvertieren eines optischen Bilds eines Objekts, einen Treiber 101-1 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 100-1, eine Abtast- und Halte-(S/H)Schaltung 102-1 zum Abtasten und Halten eines Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 100-1, einen A/D-Umsetzer 103-1 zum Konvertieren eines analogen Ausgangssignals des Bildaufnahmeelements 100-1, das durch die S/H-Schaltung 102-1 abgetastet und gehalten wird, in ein Digitalsignal, und einen Bildspeicher 104-1 zum Speichern digitaler Objektbildinformation von dem Bildaufnahmeelement 100-1 und durch den A/D-Umsetzer 103-1 konvertiert. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten des Treibers 101-1 bis hin zum Bildspeicher 104-1 wird durch eine Takterzeugungsschaltung 105 zum Erzeugen eines Zeitsteuersignals gesteuert.
Ein Abschnitt, der aus dem Bildaufnahmeelement 100-1 bis hin zum Bildspeicher 104-1 besteht und durch eine durchbrochene Linie umrandet ist, bildet eine Bildaufnahmeeinheit X1. Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4 mit derselben An ordnung wie die Bildaufnahmeeinheit X1 erzielen eine Folge von Funktionen einer fotoelektrischen Umwandlungsfunktion von Objektbildern entsprechend B1, (Fig. 78B), A2 (Fig. 78A) und B2 (Fig. 78B) durch Bildaufnahmeelemente bis hin zu einer Speicherfunktion durch Bildspeicher. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten der Bildaufnahmeeinheiten X2, X3 und X4 werden ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 105 gesteuert. Auf diese Art und Weise werden jeweils vier Teil-Objektbildabschnitte in den Bildspeichern 104-1 bis 104-4 gespeichert. Eine Bildsynthetisierschaltung 106 liest diese Teile von Information aus und synthetisiert diese gemäß einem in Fig. 77C gezeigten Muster, und gibt die synthetisierte Information an einem Ausgangsanschluß 107 aus. Das Betriebsablauf-Zeitverhalten der Bildsynthetisierschaltung 106 wird ebenfalls durch die Takterzeugungsschaltung 105 gesteuert.
Da die Bildspeicher 104-1 bis 104-4 und die Bildsynthetisierschaltung 106 unter Verwendung einer bekannten Speichertechnik und deren Steuerungsverfahren leicht verwirklicht werden können, wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen. Die elektrische Schaltung des zwölften Ausführungsbeispiels kann unter Verwendung von 16 Bildaufnahmeeinheiten und Synthetisieren derer Ausgangssignale verwirklicht werden, so daß eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen wird.
In dem elften Ausführungsbeispiel kann dann, wenn Lichtempfangsabschnitte wiederholt in in Fig. 82 gezeigten Einheiten angeordnet werden, die Auflösung in einer Richtung theoretisch unendlich verbessert werden. Fig. 83A bis 83C erläutern beispielhaft einen Fall, in dem acht Lichtempfangselemente verwendet werden. In diesem Fall ist ein Anti-Reflexionsfilm auf Abschnitte B in Fig. 83A und Abschnitte A in Fig. 83B beschichtet oder haftet diesen an, wodurch dieselbe Wirkung wie vorstehend beschrieben erhalten wird. In dem zwölften Ausführungsbeispiel kann dann, wenn die Lichtempfangsabschnitte wiederholt in in Fig. 84 gezeigten Einheiten angeordnet werden, die Auflösung in sowohl der senkrechten als auch der waagerechten Richtung theoretisch unendlich verbessert werden. Fig. 85A bis 85E erläutern beispielhaft einen Fall, in dem 64 Lichtempfangselemente verwendet werden. In diesem Fall ist ein Anti- Reflexionsfilm auf Abschnitte N (die nicht als Lichtempfangsabschnitte verwendet werden) in Fig. 85A bis 85D beschichtet oder haftet diesen an, wodurch dieselbe Wirkung wie vorstehend beschrieben erhalten wird.
Wie der vorstehenden Beschreibung entnehmbar ist, kann in Übereinstimmung mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen die Anzahl effektiver Pixel der Bildaufnahmeelemente stark erhöht werden, so daß die Qualität des erhaltenen Bilds dementsprechend verbessert werden kann. Darüber hinaus kann eine Verschlechterung der Bildqualität, die durch Reflexion von Licht durch Abschnitte verursacht wird, die nicht als Lichtempfangsabschnitte in den Bildaufnahmeelementen verwendet werden, verhindert werden.
Fig. 86 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung einer Bildaufnahmevorrichtung in Übereinstimmung mit dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Gemäß Fig. 86 umfaßt die Bildaufnahmevorrichtung eine Linse 1, die ein optisches System zum Erzeugen eines Objektbilds bildet, und ein Bildaufnahmeelement (beispielsweise ein CCD-Element, ein MOS, eine Bildaufnahmeröhre oder dergleichen) 2, auf dem ein Objektbild erzeugt wird und welches Bildaufnahmelicht von einem Objekt fotoelektrisch konvertiert Bildsignale in Einheiten von Pixeln ausgibt. Die Bildaufnahmevorrichtung umfaßt ferner einen Treiber 3 zum Ansteuern des Bildaufnahmeelements 2 zu Zeiten, die durch ein Signal von einer Takterzeugungsschaltung 4 gesteuert werden, eine S/H-Schaltung 5 zum Abtasten und Halten von Bildsignalen, die von dem Bildaufnahmeelement 2 ausgegeben werden, einen A/D-Umsetzer 6 zum Konvertieren von abgeta steter/gehaltener analoger Bildsignale in digitale Signale, einen Pufferspeicher 7 zum Speichern der digitalen Bildsignale und von (noch zu beschreibenden) Betriebsablaufdaten, und eine Betriebsschaltung 8 zum, wenn der Ausgangspegel eines Bildsignals von dem Bildaufnahmeelement 2 gleich oder niedriger als vorbestimmter Wert ist, Festlegen eines Signals, das durch Hinzufügen und Mitteln der Bildsignale benachbarter Pixel unter derselben Bedingung wie Bildsignale dieser Pixel erhalten wird. Die Betriebsschaltung 8 empfängt Bildsignale von dem Pufferspeicher 7 sowie die vorstehend erwähnten Betriebsablaufdaten. Die Bildaufnahmevorrichtung umfaßt ferner eine Aufnahmeschaltung 9 zum Aufzeichnen der Bildsignale, die von der Betriebsablaufschaltung 8 ausgegeben werden, auf einem Aufzeichnungsmedium 10. Die Betriebsablauf-Zeitverhalten der vorstehend erwähnten Schaltungen werden durch ein Signal von der Takterzeugungsschaltung 4 gesteuert, wie bei dem Treiber 3.
Bei der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorstehenden Anordnung gibt das Bildaufnahmeelement 2 Bildsignale in Einheiten von Pixeln aus. Wenn der Ausgangspegel eines Bildsignals gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, fügt die Betriebsablaufschaltung 8 Bildsignale benachbarter Pixel unter derselben Bedingung hinzu, mittelt diese und gibt das Durchschnittsignal als Bildsignale dieser Pixel aus. Daher kann eine ausreichende Auflösungsleistung für einen hellen Teil eines Objekts gewährleistet werden und können ausreichende Bildsignale auch für einen dunklen Teil des Objekts erhalten werden, wodurch eine hohe Bildqualität erhalten wird.
In diesem Fall wird die Anzahl benachbarter Pixel, dessen Bildsignale hinzugefügt werden, in Übereinstimmung mit dem Ausgangspegel eines Bildsignals geändert. Die Vorrangsreihenfolge wird den benachbarten Pixeln in Übereinstimmung mit räumlich relativen Positionen zugewiesen, wobei eine hohe Priorität für ein Pixel vergeben wird, das einen klei nen Einfluß auf die Auflösungsleistung hat.
Die Details des vorstehend erwähnten Betriebsablaufs werden nachstehend unter Bezugnahme auf das in Fig. 87 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben.
Wenn ein Aufnahmevorgang begonnen wird, wird ein Objektbild auf dem Lichtempfangsabschnitt des Bildaufnahmeelements 2 durch die Linse 1 erzeugt und für eine vorbestimmte Zeitdauer belichtet (Schritt 101). Danach wird das Bildaufnahmeelement 2 durch den Treiber 3 angesteuert, um Bildsignale für ein Vollbild auszugeben. Die Bildsignale für ein Vollbild werden über die S/H-Schaltung 5 und den A/D-Umsetzer 6 im Pufferspeicher 7 gespeichert (Schritt 102).
Unter der Annahme, daß die Anzahlen von Pixeln in der senkrechten und der waagerechten Richtung des Bildaufnahmeelements 2 jeweils M und N sind, wird die in dem Pufferspeicher 7 gespeicherte Objektbildinformation sequentiell in Einheiten von Pixeln in I Zeilen · J Spalten (i = 1, 2, ..., M, J = 1, 2, ..., N) ausgelesen, und nachdem die ausgelesenen Pixel einer Betriebsablauf-Verarbeitung unterworfen wurden, werden die verarbeiteten Pixel auf dem Aufzeichnungsmedium 10 aufgezeichnet. Wenn Bildinformation auszulesen ist, werden die Koordinaten (I, J) der Leseadresse auf (1, 1) initialisiert (Schritt 103), und danach werden Signale Sij von I Zeilen · J Spalten-Pixeln, die in dem Pufferspeicher 7 gespeichert sind, ausgelesen (Schritt 104).
Die Betriebsschaltung 8 überprüft sodann, ob das ausgelesene Signal Sij kleiner ist als ein erster Schwellenwert T1, der von dem Pufferspeicher 7 zugeführt wird (Schritt 105). Zu dieser Zeit ist dann, wenn das Signal Sij gleich oder größer als der Schwellenwert T1 ist, die Objektluminanz eines dem Signal Sij entsprechenden Pixels ausreichend hoch, und ein ausreichendes Signal kann als Ausgangssignal für ein Pixel des Bildaufnahmeelements 2 erhalten werden. In folgedessen veranlaßt Betriebsschaltung 8 die Aufnahmeschaltung 9, Bildinformation des Pixels (I, J) des Bildaufnahmeelements 2 an einer vorbestimmten Position auf dem Aufzeichnungsmedium 10 aufzuzeichnen (Schritt 106).
Falls wenn das ausgelesene Signal Sij kleiner als der Schwellenwert T1 ist, ist die Objektluminanz entsprechend diesem Pixel niedrig, und es kann kein ausreichendes Signal als Ausgangssignal für ein Pixel des Bildaufnahmeelements 2 im Hinblick auf die Signalverarbeitung erhalten werden. In diesem Fall wird überprüft, ob das Signal Sij kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert T2, der niedriger als der erste Schwellenwert T1 ist (Schritt 107). Zu dieser Zeit wird dann, wenn das Signal Sij gleich oder größer als der Schwellenwert T2 ist, ermittelt, daß ein Signal mit einem ausreichenden Pegel für die Signalverarbeitung erhalten werden kann, indem Signale zweier Pixel unter der gleichen Bedingung addiert werden, obwohl das Signal für ein Pixel zur Verarbeitung nicht ausreicht. D. h., es wird untersucht, ob es ein benachbartes Pixel unter derselben Bedingung gibt (Schritt 108). In diesem Fall werden beispielsweise acht benachbarte Pixel (I + 1, J - 1), (I + 1, J), (I + 1, J + 1), (I, J + 1), (I - 1, J + 1), (I - 1, J), (I - 1, J - 1) und (I, J - 1) untersucht und überprüft, ob deren Signale Sij eine Bedingung T2 < Sij < T1 erfüllen. Wenn es keine benachbarten Pixel gibt, die die vorstehende Bedingung erfüllen, wird in Schritt 106 Bildinformation des Pixels (I, J) auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend beschrieben aufgezeichnet. Falls jedoch benachbarte Pixel, die die vorstehende Bedingung erfüllen, erfaßt werden, wird ein Signal, das durch Mitteln eines Signals des interessierenden Pixels und eines Signal eines der erfaßten Pixel erhalten wird, als Bildsignale dieser Pixel ausgegeben (Schritt 109), woraufhin der Ablauf zu Schritt 106 fortschreitet.
Falls in Schritt 108 eine Vielzahl von benachbarten Pixeln unter derselben Bedingung erfaßt werden, wird ein Pixel in der Reihenfolge eines kleineren Einflusses auf die Auflösungsleistung ausgewählt. Falls beispielsweise dieses Bildaufnahmeelement 2 in Übereinstimmung mit seinem Bildseitenverhältnis eine größere Anzahl von Pixeln in der senkrechten Richtung als in der waagerechten Richtung hat, wird, da die Auflösungsleistung in der waagerechten Richtung dazu neigt, gering zu sein, ein benachbartes Pixel in der Reihenfolge von schräg verlaufender Richtung, senkrechter Richtung und waagerechter Richtung ausgewählt.
Falls in Schritt 107 ermittelt wird, daß das ausgelesene Signal Sij kleiner ist als der zweite Schwellenwert T2, wird ermittelt, daß die Objektluminanz entsprechend diesem Pixel nochmals kleiner ist, ein Signal, das durch Addieren von Signalen für zwei Pixel erhalten wird, nicht ausreichend ist, und Signale für vier Pixel addiert werden müssen. Infolgedessen wird überprüft, ob es benachbarte Pixel unter derselben Bedingung gibt (Schritt 110). In diesem Fall werden acht benachbarte Pixel auf dieselbe Art und Weise wie vorstehend beschrieben untersucht. Falls vier oder mehr benachbarte Pixel unter derselben Bedingung gefunden werden, wird der Suchvorgang angehalten. Falls jedoch nur drei oder weniger Pixel gefunden werden, wird der Suchvorgang über weitere acht benachbarte Pixel unter Verwendung eines benachbarten Pixels unter derselben Bedingung als zentrales Pixel wiederholt. Falls jedoch kein Pixel, das dieselbe Bedingung erfüllt, gefunden wird, schreitet der Ablauf zu Schritt 106 fort.
Falls in Schritt 110 benachbarte Pixel unter derselben Bedingung erfaßt werden, wird überprüft, ob vier oder mehr Pixel vorhanden sind (Schritt 111). Falls drei oder weniger Pixel vorhanden sind, wird ein Signal, das durch Addieren und Mitteln dieser Pixel erhalten wird, ausgegeben (Schritt 112), und der Ablauf schreitet zu Schritt 106 fort. Falls es vier oder mehr Pixel unter derselben Bedingung gibt, wird ein Durchschnitt von vier Signalen dieser Pixel als Bildsignal ausgegeben (Schritt 113), und der Ablauf schreitet zu Schritt 106 fort.
Auf diese Art und Weise wird dann, wenn Bildinformation des Pixels (I, J) auf dem Aufzeichnungsmedium 10 in Schritt 106 aufgezeichnet wird, überprüft, um die Verarbeitung des nächsten Pixels vorzubereiten, ob der Wert der Spalte J den letzten Wert N (J = N) erreicht hat (Schritt 115). Falls NEIN in Schritt 115 wird zu dieser Zeit der Wert der Spalte J um Eins erhöht (Schritt 116), und die Vorgänge in Schritt 104 und den nachfolgenden Schritten werden wiederholt. Falls jedoch JA in Schritt 115 (J = N), wird überprüft, ob der Wert der Zeile I der letzte Wert M (I = M) ist (Schritt 117). Falls NEIN in Schritt 117, wird der Wert der Zeile I um Eins erhöht (Schritt 118), und die Vorgänge in Schritt 104 und den nachfolgenden Schritten werden wiederholt. Falls jedoch JA in Schritt 117 (I = M), wird die Betriebsablauf-Verarbeitung für sämtliche Pixel des Bildaufnahmeelements 2 abgeschlossen, und der Aufnahmevorgang wird beendet.
Wenn ein Objekt durch das Bildaufnahmeelement, das eine erhöhte Anzahl von Pixeln hat, wie vorstehend beschrieben wurde, fotografiert wird, ist ein Abschnitt, von dem Einzelheiten deutlich sichtbar sein müssen, in einer Szene ein relativ heller Abschnitt eines Objekts, so daß ein dunkler Abschnitt des Objekts nur grobe Information bereitstellen muß, auch wenn dann seine Einzelheiten nicht klar sind.
In diesem Fall kann, da eine ausreichende Lichtmenge pro Pixel auf einen hellen Abschnitt einer Szene einfällt, ein ausreichend hohes fotoelektrisches Umwandlungsausgangssignal auch dann erhalten werden, wenn nur ein Pixel ausgelesen wird. Da jedoch in einem dunklen Abschnitt der Szene keine ausreichende Lichtmenge pro Pixel einfällt, kann ein ausreichend hohes fotoelektrisches Umwandlungsausgangssignal nicht erhalten werden, wenn nur ein Pixel ausgelesen wird. Eine ausreichend hohes Ausgangssignal kann jedoch durch Addieren fotoelektrischer Umwandlungsausgangssignale für eine Vielzahl von Pixeln erhalten werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist Information über Einzelheiten für einen dunklen Abschnitt nicht immer erforderlich, so daß Farbinformation grober sein kann als die Information über Einzelheiten für einen derartigen Abschnitt. Daher kann Information, die durch Addieren fotoelektrischer Umwandlungsausgangssignale für eine Vielzahl von Pixeln verlorengeht, das gesamte Objektbild im Hinblick auf die Charakteristiken des Sehsinns einer Person kaum beeinflussen.
Dies gilt für eine Bildaufnahmevorrichtung, die ein gegenwärtig verfügbares Bildaufnahmeelement verwendet, und ein ausreichend hohes fotoelektrisches Umwandlungsausgangssignal kann durch Addieren von Farbinformation einer Vielzahl von Pixeln für einen dunklen Abschnitt in einer Szene erhalten werden.
Um eine Abnahme des S/H-Verhältnisses in einem dunklen Teil einer Szene zu verhindern, wird ein relativ hoher Standard- Signalpegel eines Bildaufnahmeelements festgelegt. Jedoch können in einer Bildaufnahmevorrichtung, die in Übereinstimmung mit der Erfindung erhalten wird, die vorstehend erwähnten Beschränkungen gelockert werden. Daher kann der Standard-Signalpegel des Bildaufnahmeelements auf einen niedrigen Wert festgelegt werden, und der Dynamikbereich des Bildaufnahmeelements kann dementsprechend erweitert werden.
Fig. 88 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung in Übereinstimmung mit dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, welche den vorstehend erwähnten Farbfotografiervorgang erlaubt. Dieselben Bezugszeichen in Fig. 88 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 86. Gemäß Fig. 88 besteht ein optisches System A zum Erzeugen eines Bilds eines Objekts aus einer Linse 1 und vier Strahlteilern 11a, 11b, 11c und 11d, die Halbspiegel umfassen. Der Strahltei ler 11a, 11b, 11c und 11d teilen auf das optische System A einfallendes Licht L in Lichtstrahlen L1 bis L4 mit gleichen Lichtmengen und erzeugen Objektbilder mit derselben Größe und Helligkeit. Die Objektbilder werden jeweils auf Bildaufnahmeelementen 2a, 2b, 2c und 2d, wie beispielsweise CCD-Elementen, MOS-Elementen, Bildaufnahmeröhren oder dergleichen erzeugt. Die Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d konvertieren Bildaufnahmelicht von einem Objekt fotoelektrisch und geben Bildsignale jeweiliger Farbkomponenten in Einheiten von Pixeln aus.
Das Bildaufnahmeelement 2a hat keinen Filter, da es für einen Luminanzaufnahmevorgang verwendet wird. Rote, grüne und blaue Farbfilter sind jedoch jeweils vor den Lichtempfangsabschnitten der Bildaufnahmeelemente 2b, 2c und 2d angeordnet, und die jeweiligen Farbkomponenten werden durch die Bildaufnahmeelemente 2b, 2c und 2d fotografiert. Im einzelnen hat das Bildaufnahmeelement 2b den roten Filter, weil es für einen Rot-Fotografiervorgang verwendet wird, hat das Bildaufnahmeelement 2c den grünen Filter, weil es für einen Grün-Fotografiervorgang verwendet wird, und hat das Bildaufnahmeelement 2d den blauen Filter, weil es für einen Blau-Fotografiervorgang verwendet wird. In den meisten der gegenwärtig verfügbaren, nach dem Mehrfachplatinenprinzip aufgebauten Kameras ist das Bildaufnahmeelement 2a für den Luminanzaufnahmevorgang weggelassen. In diesem Ausführungsbeispiel wird aus Gründen der Einfachheit eine Anordnung mit vier Platinen beispielhaft erläutert.
Die Schaltung, die in Fig. 88 gezeigt ist, beinhaltet ferner einen Treiber 3 zum Ansteuern der Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d, eine Takterzeugungsschaltung 4 zum Ausgeben eines Signal zum Steuern der Betriebsablauf-Zeitverhalten der jeweiligen Schaltungsabschnitte, S/H-Schaltungen 5a, 5b, 5c und 5d zum jeweiligen Abtasten und Halten von Ausgangssignale der Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d, A/D-Umsetzer 6a, 6b, 6c und 6d zum Konvertieren der abgeta steten/gehaltenen-Signale in digitale Signale, Pufferspeicher 7a, 7b, 7c und 7d zum Speichern der digitalen Signale und notwendiger Betriebsablaufdaten, eine Betriebsablaufschaltung 8 zum, wenn der Ausgangspegel eines Bildsignals der Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d gleich oder kleiner als ein vorbestimmte Wert ist, Addieren und Mitteln von Bildsignalen benachbarter Pixeln unter derselben Bedingung, und eine Aufnahmeschaltung 9 zum Aufnehmen von Bildinformation eines Objekts über ein Aufzeichnungsmedium 10 auf der Grundlage des Ausgangssignals der Betriebsschaltung 8.
Die in Fig. 88 gezeigte Schaltung verarbeitet unabhängig die Objektluminanz, rote Bildinformation, grüne Bildinformation und blaue Bildinformation, obwohl sie im Grunde gleich der in Fig. 86 gezeigten Schaltung ist. Wenn die Betriebsschaltung 8 einen dunklen Teil (Abschnitt mit geringer Luminanz) eines Objekts erfaßt, untersucht sie, ob es einen benachbarten dunklen Abschnitt gibt. Falls ein benachbarter dunkler Abschnitt erfaßt wird, gibt die Betriebsschaltung 8 ein Signal aus, das durch Addieren und Mitteln von Ausgangssignalen von Pixeln entsprechend diesen dunklen Abschnitten erhalten wird.
Nachstehend wird der Betriebsablauf der in Fig. 88 gezeigten Schaltung unter Bezugnahme auf das in Fig. 87 gezeigte Ablaufdiagramm beschrieben. Ein Objektbild wird auf den Lichtempfangsabschnitten der Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d durch das optische System A erzeugt und für eine vorbestimmte Zeitdauer belichtet (Schritt 101). Danach veranlaßt der Treiber 3 die Bildaufnahmeelemente 2a, 2b, 2c und 2d, Bildsignale für ein Vollbild auszugeben. Diese Bildsignale werden jeweils in den Pufferspeichern 7a, 7b, 7c und 7d durch die S/H-Schaltungen 5a, 5b, 5c und 5d und die A/D-Umsetzer 6a, 6b, 6c und 6d gespeichert (Schritt 102).
Signale in Einheiten von Pixeln von dem Bildaufnahmeelement 2a, d. h. Signale von I Zeilen · J Spalten (I = 1, 2, ..., M, J = L, 2, ..., N) Pixel werden sequentiell aus dem Luminanz-Pufferspeicher 7a ausgelesen, und die ausgelesenen Signale werden einer vorbestimmten Betriebsablauf- Verarbeitung unterworfen, oder es werden, falls erforderlich, Signale entsprechender Pixel der Bildaufnahmeelementen 2b, 2c und 2d aus den Pufferspeichern 7b, 7c und 7d ausgelesen, und die ausgelesenen Signale einer vorbestimmten Betriebsablauf-Verarbeitung unterworfen. Danach werden die ausgelesenen Signale auf dem Aufzeichnungsmedium 10 aufgezeichnet. In diesem Fall werden Koordinaten (I, J) auf (I = 1, J = 1) initialisiert (Schritt 103), und danach werden Signale Sij von I Zeilen · J Spalten-Pixel der Bildaufnahmeelemente ausgelesen (Schritt 104).
Die Betriebsschaltung 8 überprüft, ob das Signal Sij des ausgelesenen Pixels ist kleiner als ein erster Schwellenwert T1 ist (Sij < T1) (Schritt 105). Falls NEIN in Schritt 105, werden drei Teile von Information von Pixeln (I, J) der Bildaufnahmeelemente 2b, 2c und 2d direkt auf dem Aufzeichnungsmedium 10 aufgezeichnet (Schritt 106). Falls jedoch JA in Schritt 105, wird überprüft, ob das Signal Sij kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert T2 (Sij < T2; T2 < T1) (Schritt 107). Falls NEIN in Schritt 107, werden die vorstehend erwähnten acht benachbarten Pixel untersucht, um zu überprüfen, ob benachbarte Pixel vorhanden sind, die dieselbe Bedingung (T2 < Sij < T1) erfüllen (Schritt 108). Zu dieser Zeit schreitet dann, wenn keine benachbarten Pixel vorhanden sind, die dieselbe Bedingung erfüllen, der Ablauf zu Schritt 106 fort, um drei Teile von Information von Pixeln (I, J) der Bildaufnahmeelemente 2b, 2c und 2d direkt aufzuzeichnen. Falls jedoch Pixel vorhanden sind, die dieselben Bedingung erfüllen, werden Signale der entsprechenden Pixel der Pufferspeicher 7b, 7c und 7d und ein Signal des erfaßten benachbarten Pixels (eines aus einer Vielzahl von Pixeln, soweit vorhanden) gemittelt (Schritt 109), und das gemittelte Signal wird auf dem Aufzeichnungs medium 10 als Bildinformationen in Schritt 106 aufgezeichnet. In diesem Fall wird, wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, dann, wenn eine Vielzahl von benachbarten Pixeln, die den gleichen Bedingung erfüllen, vorhanden ist, ein Pixel in der Reihenfolge eines kleineren Einflusses auf die Auflösungsleistung ausgewählt.
Falls in Schritt 107 ermittelt wird, daß das Signal Sij kleiner als der zweite Schwellenwert T2 ist, wird überprüft, ob es benachbarte Pixel gibt, die dieselbe Bedingung erfüllen (Schritt 110). In diesem Fall werden acht benachbarte Pixel untersucht, und falls vier oder mehr benachbarte Pixel, die dieselben Bedingung erfüllen, erfaßt werden, wird der Suchvorgang angehalten. Falls jedoch nur drei oder weniger Pixel erfaßt werden, wird der Suchvorgang für weitere acht benachbarte Pixel unter Verwendung eines benachbarten Pixels unter derselben Bedingung als zentrales Pixel wiederholt. Falls jedoch kein Pixel, das dieselbe Bedingung erfüllt, erfaßt wird, schreitet die Ablauf zu Schritt 106 fort. Falls benachbarte Pixel, die dieselbe Bedingung erfüllen, erfaßt werden, wird überprüft, ob vier oder mehr Pixel erfaßt werden (Schritt 111). Falls NEIN in Schritt 111 werden Signale von Pixeln, entsprechend den erfaßten Pixeln, der Pufferspeicher 7b, 7c und 7d addiert und gemittelt (Schritt 112), und der Ablauf schreitet dann zu Schritt 106 fort. Falls jedoch vier oder mehr Pixel erfaßt werden, werden vier Signale der erfaßten Pixel gemittelt (Schritt 113), und der Ablauf schreitet zu Schritt 106 fort.
Nach Abschluß der Aufzeichnung von Bildinformation des Pixels (I, J), wie in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, wird überprüft, ob der Wert der Spalte J der letzte Wert N ist (Schritt 115). Falls NEIN in Schritt 115, wird der Wert der Spalte J um Eins erhöht (Schritt 116), und der Ablauf kehrt zu Schritt 104 zurück; andernfalls wird überprüft, ob der Wert der Zeile I der letzte Wert M ist (Schritt 117).
Falls NEIN in Schritt 117, wird der Wert der Zeile I um Eins erhöht (Schritt 118), und der Ablauf kehrt zu Schritt 104 zurück; andernfalls wird dieser Betriebsablauf beendet.
Auf diese Art und Weise werden Teile von Bildinformation der Bildaufnahmeelemente 2b, 2c und 2d in Einheiten von Farbkomponenten auf dem Aufzeichnungsmedium 10 aufgezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel kann eine zufriedenstellende Bildinformationen in Einheiten von Farben auch für einen dunklen Abschnitt ebenso wie für einen hellen Abschnitt eines Objekts erhalten werden, so daß dieselbe Wirkung wie in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel erhalten werden kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn der Pegel eines von dem Bildaufnahmeelement ausgegebenen Signals in Einheiten von Pixeln gleich oder niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, Signale von benachbarten Pixeln, die dieselbe Bedingung erfüllen, addiert und gemittelt, und wird das gemittelte Signal als Bildsignale dieser Pixel verwendet. Daher kann auch für einen dunklen Abschnitt ebenso wie für einen hellen Abschnitt eines Objekts eine hohe Bildqualität erhalten werden. Darüber hinaus kann der Standard-Signalpegel des Bildaufnahmeelements auf einen niedrigen Wert festgelegt werden, so daß der Dynamikbereich des Bildaufnahmeelements, dementsprechend erweitert werden kann.

Claims

1. Bildaufnahmeeinrichtung, umfassend eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (101-104), wobei jedes Bildaufnahmeelement in der Lage ist, Licht entsprechend einem Abschnitt des Bilds aufzunehmen, und zum Empfangen von Bildlicht von einem Objekt angeordnet ist; wobei die Einrichtung ferner eine Strahlteileinrichtung (2) zum Teilen von Licht von dem Objekt in eine Vielzahl von gleichen Strahlen, um Objektbilder an einer Vielzahl von unterschiedlichen Positionen zu erzeugen; eine Vielzahl von Bildaufnahmeelementen (101-104), die in der Bilderzeugungsebene jeder der verschiedenen Stellen angeordnet sind, um das empfangene Objektbild an dieser Stelle in eine Vielzahl von Bildabschnitten zu teilen, umfaßt; wobei die Einrichtung ferner eine Bildzusammenfügeschaltung (3) zum Empfangen von Information von den Bildaufnahmeelementen und zusammenfügen des Objektbilds aus der empfangenen Information umfaßt, wobei die Bildzusammenfügeschaltung ausgelegt ist zum Empfangen von, von jedem Satz von sich in einer Bilderzeugungsebene befindenden Bildaufnahmeelementen, Bildabschnitten des Objektbilds, die sich von Bildabschnitten des von der oder jeder anderen Bildebene empfangenen Objektbilds unterscheiden, und wobei der Bildabschnitt wie durch jedes der Vielzahl von Bildaufnahmeelementen definiert den Bildabschnitt eines Objektbilds an der oder einer der unterschiedlichen Positionen überlappt, gekennzeichnet durch

eine Korrekturschaltung zum Vergleichen von Ausgangssignalen aus den Überlappungsabschnitten der Bildaufnahmeelemente, und ausgelegt zum Einstellen von Empfindlichkeitsniveaus der Bildaufnahmeelemente in Antwort auf die Ergebnisse solcher Vergleiche.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bildaufnahme demente durch ein Zeitsteuersignal von einer einzigen Takterzeugungsschaltung gesteuert werden.

3. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche und umfassend vier Sätze von Bildaufnahmeelementen in Kombination mit drei Strahlteilern.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der die Strahlteiler Reflektivitäten von 25%, 33% bzw. 50% haben, um Lichtstrahlen (L&sub1;, L&sub2;, L&sub3;, L&sub4;) gleicher Lichtmengen den vier Sätzen von Bildaufnahmeelementen zuzuführen, wobei ein Satz Licht emphängt, welches alle drei Strahlteiler durchlaufen hat.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die oder jede Strahlteilereinrichtung einen Halbspiegel umfaßt.