JP2000032317A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、高速且つ高精度の画素ずらし
動作の可能な光学装置を提供することにある。 【解決手段】 撮像面上における入射光の入射位置をシ
フトする光学素子の両端部に光軸方向における移動位置
を規制する複数の規制部を形成し、前記光学素子を当接
する規制部の組み合わせによって、前記光学素子の傾斜
位置を複数の方向に、かつその傾斜角を制御可能とし、
また垂直（水平）方向の画素ずらしを行う平行平板を水
平（垂直）方向にひねることにより、１つの垂直（水
平）位置において水平（垂直）方向の画素ずらしポイン
ト数の２倍の画素ずらしポイントを得られるようにした
光学装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像系の光路内に
設けられた平行平板ガラスや反射鏡の光学的角度を微妙
に変化させることによって、実質的に高画質の画像入力
を可能とした撮像装置あるいは光学装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ、スキャナー等の画
像入力機器の進歩は著しく、その高画質化、高解像度化
が強く求められているが、撮像素子自体の画素数を増加
させることは、感度やＳ／Ｎの低下等の性能上の問題、
製造上の歩留まりの低下による高コスト化、さらに偽信
号等を防止するための水晶等ローパスフィルタ等も高額
になる等、多くの問題を含んでいる。

【０００３】そこで、撮像素子自体の画素数を増加させ
ずに、撮像装置の高画質化、高解像度化を図る手法とし
て、レンズ群と撮像素子との光学上の中継空間における
光路内に反射鏡を配置し反射角を変動させたり、同じく
光路内に平行平板状の光透過ガラスを配置し光の屈折を
利用して光透過ガラスへの光の入射角やガラスの板厚を
変動させたりして、本来は撮像素子の感光部と感光部と
の間の不感帯に届いていた光学画像情報を感光部へ導い
て順次光学映像情報を得ることにより、あるいは撮像素
子自体を微小振動させることにより、実質的に撮像素子
の持つ画素数を増加させたのと同等の高解像度の画像を
得ることを可能とした所謂「画素ずらし」が知られてい
る。

【０００４】この手法によれば、撮像素子自体の画素数
を増加させなくても高画質の撮像を行うことができるた
め、画像入力装置においては、高解像度化において極め
て有効な手法とされている。

【０００５】以上のような原理を利用した画素ずらしの
具体例としては、例えば、特開昭５９−１５３７８号公
報のように、平行平板を画素列と平行な軸の周りに回動
させたり、特開平１−１２１８１６０号公報のように、
平行平板面を傾け、光軸周りに回転させたり、実開平６
−８９３７号 のように、Ｘ・Ｙ軸を設け、モータでカム
を駆動して平行平板面の傾きを変化させるもの等があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、平行平
板光透過ガラスを用いた上記従来機構例では光学的位置
を変化させる駆動源としてモーターが使用され、カムに
よる位置制御等の複雑で高価な機構が用いられ、平行平
板光透過ガラスの位置決めの精度を確保するのが困難で
あるとともに、駆動速度の高速化も困難であった。

【０００７】またモータ、カム、モータの駆動力をカム
に伝達するための機構、さらにこれらを水平方向と垂直
方向の２系統について設ければ、必然的に装置が大型化
し、レンズ群と撮像素子との間の空間に配置すること自
体困難を伴う等、多くの問題点を含んでいる。

【０００８】そこで、本願発明の課題は、これらの問題
点を解決し、簡単な構成で、且つ高速駆動の可能な画素
ずらしシステムを備えた撮像装置及び光学装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願における請求項１に記載の発明によれば、撮像
面上に結像された光学像を光電変換して撮像信号を出力
する撮像手段と、前記撮像面上における入射光の入射位
置をシフトする光学素子と、前記光学素子の両端部に対
向して設けられ、その各端部の光軸方向における位置を
それぞれ規制することにより、前記光学素子の前記光軸
に対して第１の方向における傾斜角と、前記第１の方向
と直交する第２の方向における傾斜角を制御する複数の
規制部と、前記光学素子を前記複数の規制部に当接させ
るべく駆動する複数の電磁駆動手段と、前記電磁駆動手
段を動作して、前記光学素子の前記第１の方向における
傾斜角を変更することにより、入射光の入射位置を前記
撮像面内において垂直方向にシフトさせ、前記光学素子
の前記第２の方向における傾斜角を変更することによ
り、前記入射光の前記撮像面への入射位置を前記撮像面
内において水平方向にシフトさせる制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記電磁駆動手段を前記光学素子の１
つの各端部に対して１つの磁気回路を形成し、該磁気回
路により、前記端部を当接させる前記規制面を選択する
ように構成された光学装置を特徴とする。

【００１０】本願における請求項２に記載の発明によれ
ば、請求項１に記載野発明において、前記光学素子が、
前記撮像手段への入射光路内に設けられた平行平板であ
り、前記平行平板の光軸に対する傾斜角を前記規制部に
よって制御することにより、前記撮像面上における入射
光の入射位置をシフトするように構成された光学装置を
特徴とする。

【００１１】本願における請求項３に記載の発明によれ
ば、請求項１に記載の発明において、前記規制面は前記
光学素子の各端部に対し、その光軸方向前後に形成され
ており、且つその光軸方向における位置が、前記各端部
で互いに異なるように形成されており、前記光学素子の
端部の当接する規制面の組み合わせを変更することによ
り、前記光学素子を複数の傾斜角に制御可能とするよう
に構成された光学装置を特徴とする。

【００１２】本願における請求項４に記載の発明によれ
ば、請求項３に記載の発明において、前記規制面によっ
て許容される前記光学素子の前記光軸方向における移動
範囲を、その一端部側と、他端部側とで１：１の関係に
することにより、前記光学素子の傾斜角を最大傾斜位置
と最小傾斜位置との間で等分し得るように構成した光学
装置を特徴とする。

【００１３】本願における請求項５に記載の発明によれ
ば、請求項１，２または４に記載の発明において、前記
規制面と当接する前記光学素子の両端部には、それぞれ
前記規制面と線接触あるいは点接触する係合部を設けた
光学装置を特徴とする。

【００１４】本願における請求項６に記載の発明によれ
ば、請求項５記載の発明において、前記係合部は前記規
制面に線接触する円筒部材である光学装置を特徴とす
る。

【００１５】本願における請求項７に記載の発明によれ
ば、請求項１または６に記載に記載の発明において、前
記電磁駆動手段は、前記規制面ごとに設けられた複数の
電磁石からなり、前記各電磁石のオン、オフを制御する
ことによって、前記光学素子に当接する規制面を選択す
ることにより、前記光学部材の傾斜位置を変更するよう
に構成されている光学装置を特徴とする。

【００１６】本願における請求項８に記載の発明によれ
ば、請求項７に記載の発明において、前記複数の電磁石
は、前記光学素子の各端部の光軸方向前後にそれぞれの
側において、複数個並設されており、前記光学素子の各
移動位置ごとに、２つの電磁石をオンして１つの磁気回
路を形成するように構成された光学装置を特徴とする。

【００１７】本願における請求項９に記載の発明によれ
ば、請求項８に記載の発明において、前記複数の電磁石
のうち、１つの電磁石は１つの電磁コイルと１つの電磁
ヨークで構成され、１つの電磁石に付き１つの電磁ヨー
クの一端のみが、前記光学素子の一端部に対向して配置
されている光学装置を特徴とする。

【００１８】本願における請求項１０に記載の発明にお
いて、請求項９に記載の発明において、前記光学素子の
一端部に対向されて配置された前記複数の電磁石のう
ち、同時にオンされる２つの電磁石に与えられる所定の
電流方向は、一方の電磁ヨークの一端がＳ極、他方の電
磁石の電磁ヨークの一端がＮ極となるように制御され、
両電磁石によっと１つの磁気回路を形成するように構成
された光学装置を特徴とする。

【００１９】本願における請求項１１に記載の発明によ
れば、請求項１０に記載の発明において、前記光学素子
は、前記撮像面への入射光の入射位置を、前記撮像面内
において主に垂直方向にシフトする垂直方向光学素子
と、前記撮像面への入射光の入射位置を、前記撮像面上
において主に水平方向にシフトする水平方向光学素子と
を備え、垂直方向光学素子は前記所定の１つの垂直方向
傾斜位置において１から３箇所の水平方向傾斜位置を、
水平方向光学素子は１つの水平方向傾斜位置において１
から３箇所の垂直方向傾斜位置を、各々有している光学
装置を特徴とする。

【００２０】本願における請求項１２に記載の発明によ
れば、請求項１１に記載の発明において、前記光学素子
は、前記撮像面への入射光の入射位置を、前記撮像面内
において主に垂直方向にシフトする垂直方向光学素子
と、前記撮像面への入射光の入射位置を、前記撮像面上
において主に水平方向にシフトする水平方向光学素子と
を備え、垂直方向光学素子は前記所定の１つの垂直方向
傾斜位置において１から３箇所の水平方向傾斜位置を、
水平方向光学素子は１つの水平方向傾斜位置において１
から３箇所の垂直方向傾斜位置を、各々有している光学
装置を特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明における撮像装置の
実施の形態について説明する。

【００２２】まず撮像素子の撮像面上における入射光の
入射位置を画素単位でずらすことによって、高画質の画
像を撮像可能とする「画素ずらし」の動作原理について
説明する。

【００２３】平行平板光透過ガラスの光の屈折を利用し
た光路ずらしの原理について、図３７を用いて説明す
る。同図（ａ）は光路をずらす前の状態、同図（ｂ）は
光路をずらした後の状態を表わす。

【００２４】同図（ａ），（ｂ）において、１００は撮
像対象となるたとえば原稿等の被写体、１０２は撮像レ
ンズ群、１０３は光学系の光軸に対して傾斜可能に配置
され、均一な屈折率を有する平行平板状の光透過性物質
からなる光束移動手段であるところの光学素子、１０４
はレンズ群１０２によって結像された被写体１００から
の入射光を光電変換して撮像信号を出力する撮像手段と
してのＣＣＤ等の固体撮像素子である。

【００２５】図３７（ａ）において、被写体１００のあ
る一点１０１ａからの光は、レンズ群１０２、光学素子
１０３を通り固体撮像素子１０４の受光部１０４ａに入
射し、有効データとして光電変換される。

【００２６】一方、被写体１００のある一点１０１ｂか
らの光は、レンズ群１０２、光学素子１０３を通り、固
体撮像素子１０４の受光部間の不感帯１０４ｂに入射す
るが、光電変換はされず無効データとなる。

【００２７】ここで、光学素子１０３に光が入射する方
向と、その光が光学素子１０３から射出する際の屈折方
向のずれ移動量をδ１、入射光と光学素子１０３の入射
面の法線とのなす角をθ１、光学素子１０３の厚みを
ｔ、光学素子１０３の屈折率をＮとすると、 δ１＝（１−１／Ｎ）・ｔ・θ１ となる。

【００２８】この時の固体撮像素子の撮像面とのなす角
を便宜上ω１としておく。

【００２９】図３７（ｂ）は、前記光学素子１０３をω
＝（ω２―ω１）の角度だけ変化させた時の状態を示
す。

【００３０】図３７（ｂ）において、光学素子１０３に
光が入射する光とその光が光学素子１０３から射出する
光の屈折方向のずれ移動量をδ２、入射光と光学素子１
０３の入射面の法線とのなす角をθ２、光学素子１０３
の厚みがｔ、光学素子１０３の屈折率がＮであるから、 δ２＝（１−１／Ｎ）・ｔ・θ２ となる。

【００３１】ここで、図３７（ａ）の状態から図３７
（ｂ）の状態になった時の、固体撮像素子１０４へ射出
される光路のずれδは、 δ＝δ１＋δ２ ＝（１−１／Ｎ）・ｔ・（θ１＋θ２） ＝（１−１／Ｎ）・ｔ・（ω２−ω１） であるから、結局 δ＝（１−１／Ｎ）・ｔ・ω となる。

【００３２】ここで、図３７（ａ）において撮像対象物
体１の一点１ｂからの光情報が、固体撮像素子１０４の
不感帯１０４ｂに入射して無効データとなってしまって
いたのを、図３７（ｂ）の状態に変化させることで被写
体１００の一点１ｂからの光情報が、固体撮像素子１０
４の感光部１０４ｃに入射して有効データとして活用で
きる。

【００３３】図３７（ａ）の状態で取り込んだ撮像デー
タと図３７（ｂ）の状態で取り込んだ撮像データをメモ
リ上に収集しそのデータを位相を補正して合成すれば画
素数が２倍になったのと同じデータ量を得ることができ
る。

【００３４】以上のような原理を利用して、光学素子１
０３を数箇所の傾斜位置に静止させ、その都度撮像素子
１０４に受光される光情報を取り込めば撮像感光部数の
数倍の画像情報を得ることができる。

【００３５】「画素ずらし」自体の基本原理は、以上の
ようになっており、次に、上述の原理を実際に実現した
場合について説明する。この構成は、本発明の実施形態
を説明する上で、前提となる構成である。

【００３６】撮影レンズと撮像素子（ＣＣＤ）との間
に、撮影レンズを介して入射した光束を、撮像素子の撮
像面において水平方向にシフトするための平行平板ガラ
スを含む水平シフト機構と、垂直方向にシフトするため
の平行平板ガラスを含む垂直シフト機構とを備えてい
る。

【００３７】図１は、本発明の撮像装置における画素ず
らしシステムの概略構成を示す斜視図で、同図におい
て、１は光学系としての撮像レンズユニット、２は撮像
手段としてのＣＣＤ等の撮像素子である。３は撮影レン
ズユニット１を介して入射する光束を、撮像素子２の撮
像面上において、垂直方向にシフトする（垂直方向）光
学素子としてのガラス、あるいはプラスチックで形成さ
れた透過平行平板ガラスで、その両端部にはそれぞれ係
合部としての電磁軟鉄のアーマチャ４Ｕ，４Ｄが配さ
れ、各アーマチャ４Ｕ、４Ｄの光軸方向前後には、光学
素子を駆動する駆動手段としての電磁石５Ｕａ，５Ｕ
ｂ、５Ｄａ，５Ｄｂがそれぞれ配され、これらの電磁石
を駆動状態を制御して、平行平板３の傾斜状態を制御
し、矢印Ｖ方向に回動しすることにより、撮像面上にお
ける光束の入射位置を垂直方向に上下シフトすることが
できる。

【００３８】尚、電磁石５Ｕａは、ヨーク５１Ｕとコイ
ル５３Ｕからなり、電磁石５Ｕｂはヨーク５２Ｕとコイ
ル５４Ｕによって構成されている。これらの電磁石のコ
イルへの通電を制御することにより、平行平板３の上端
のアーマチャ４Ｕを前後に移動する（電磁）駆動手段が
構成される。

【００３９】また電磁石５Ｄａは、ヨーク５１Ｄとコイ
ル５３Ｄからなり、電磁石５Ｄｂは、ヨーク５２Ｄとコ
イル５４Ｄからなる。これらの電磁石のコイルへの通電
を制御することにより、平行平板３の下端のアーマチャ
４Ｄを前後に移動する電磁駆動手段が構成される。

【００４０】これらの電磁石５Ｕａ，５Ｕｂ，５Ｄａ，
５Ｄｂのオン、オフ制御により、平行平板３の上部及び
下部を光軸方向前後に移動してその傾斜角を変更し、平
行平板３を通過して撮像素子の撮像面上に入射する入射
光の入射位置を、光軸方向に対して垂直方向（上下）に
ずらすことができる。

【００４１】一方、６は撮影レンズ１を介して入射する
光束を、撮像面上において、水平方向にシフトする平行
平板ガラスで、その両端部にはそれぞれ電磁軟鉄のアー
マチャ７Ｌ、７Ｒが配され、各アーマチャ７Ｌ、７Ｒの
光軸方向前後には、それぞれ電磁石８Ｌａ，８Ｌｂ、８
Ｒａ，８Ｒｂが配されており、これらの電磁石の駆動状
態を制御して平行平板６の傾斜状態を制御し、矢印Ｈ方
向に回動することにより、撮像面上における光束の入射
位置を水平方向に左右シフトすることができる。

【００４２】尚、電磁石８Ｌａは、ヨーク８１Ｌとコイ
ル８３Ｌからなり、電磁石８Ｌｂは、ヨーク８２Ｌとコ
イル８４Ｌからなる。これらの電磁石のコイルへの通電
を制御することにより、平行平板６の左端のアーマチャ
７Ｌを前後に移動する電磁駆動手段が構成される。

【００４３】また電磁石８Ｒａは、ヨーク８１Ｒとコイ
ル８３Ｒからなり、電磁石８Ｒｂは、ヨーク８２Ｒとコ
イル８４Ｒからなる。これらの電磁石のコイルへの通電
を制御することにより、平行平板６の右端のアーマチャ
７Ｒを前後に移動する電磁駆動手段が構成される。

【００４４】これらの電磁石８Ｌａ，８Ｌｂ、８Ｒａ，
８Ｒｂのオン、オフ制御により、平行平板６の左部及び
右部を光軸方向前後に移動してその傾斜角を変更し、平
行平板６を通過して撮像素子の撮像面上に入射する入射
光の入射位置を、光軸方向に対して水平方向（左右）に
ずらすことができる。

【００４５】これらの垂直方向、水平方向の２枚の平行
平板３、６を撮影レンズ１と撮像素子２との間の空間に
おいて、それぞれ上下方向、左右方向に傾斜させ、撮影
レンズを通過した光束の撮像面上における入射位置を垂
直方向及び水平方向に、撮像素子の画素間隔よりも小さ
いピッチでシフトすることにより、撮像素子の画素間に
入射する画像を撮像することができ、撮像素子の実際の
画素数よりも多い画素数の撮像素子で撮像したのと等価
の高画質を実現することが可能となる。

【００４６】以下、図２乃至図６を用いて、本発明の画
素ずらしシステムの細部の構成及び動作について説明す
る。

【００４７】図２は、垂直方向における画素ずらしを行
う平行平板３の構成を図示したものである。

【００４８】本発明の画素ずらしシステムは撮影レンズ
１と撮像素子２との間に配されるため、カメラを例にす
れば、レンズユニットかカメラ本体内に配される事にな
る。

【００４９】図２（ａ），（ｂ）は、平行平板３を、そ
れぞれ前方すなわち光の入射方向、及び右側方より見た
状態を示すものであり、同図（ａ）に示すように、平行
平板３は、８９撮像素子２の撮像面の前方に位置され、
撮像面全面をカバーする大きさを有する。

【００５０】また平行平板３は、その上下のアーマチャ
４Ｕ，４Ｄを、それぞれレンズユニットあるいはカメラ
本体の筐体側に形成されている。

【００５１】図２（ｂ）において、平行平板３は、その
両端に配された電磁軟鉄をそれぞれ筐体に形成された凹
部９１Ｕ，９１Ｄ内に遊嵌された状態で、すなわち前後
方向、上下方向に所定のクリアランスを有した状態で保
持されている。

【００５２】また凹部９１Ｕ，９１Ｄは、それぞれ紙面
に垂直方向に平行平板の幅と略同じ長さに延長され、か
つ平行平板３両端部の電磁軟鉄のアーマチャ４Ｕ、４Ｄ
をその凹部の内面９２Ｕ，９３Ｕ、９２Ｄ，９３Ｄに沿
って円柱状に形成することにより、凹部内の規制面に当
接する際に線接触となるようになされ、平行平板３のあ
おり方向の傾きを規制することができる。またこの円柱
形状による線接触と同じ効果を得る方法として、この線
接触ライン上に複数の点接触部を形成してもよい。

【００５３】これらの凹部は、本発明における光学素子
を位置決めするための規制部として機能し、光学部材と
しての平行平板の係合部であるアーマチャと当接する面
は、位置決めを行うための規制面として機能する。

【００５４】そして、各凹部内のそれぞれ光軸方向すな
わち図で見て左右の内壁面９２Ｕ，９３Ｕ、９２Ｄ，９
３Ｄにアーマチャ４Ｕ、４Ｄを当接させることによっ
て、平行平板の光軸に対する各傾斜位置及び光軸方向の
位置が位置決めされ、各凹部の光軸方向における幅に応
じて、平行平板３の両端部のアーマチャ４Ｕ、４Ｄの光
軸方向における移動量が決定され、結果として平行平板
の傾き量または光軸方向の位置が異なるように制御され
る。

【００５５】本画素ずらしシステムは、このような構成
の平行平板を、水平方向にも備えており、その位置関係
を図３（ａ），（ｂ）に示す。

【００５６】図３（ａ）は、光軸方向前方より見た正面
図，図３（ｂ）は、上方より見た図である。図１からも
わかるように、撮像レンズユニット１と撮像素子２との
間には、それぞれ水平方向の平行平板６と、垂直方向の
平行平板３とが、互いに直交する関係で配されている。

【００５７】本発明の画素ずらしシステムにおいて、重
要なのは、各平行平板の傾斜位置または光軸方向の位置
をその両端のアーマチャと凹部によって、規制すること
によって、多くの傾斜位置を得るとともに、その駆動源
に電磁石を用い、さらに平行平板は、その両端部のアー
マチャを凹部内に遊嵌しておくだけの構成とし、動作時
に電磁石の電磁力によって位置規制を行い、且つ電磁石
が付勢されていない状態では、平行平板の支持手段とし
て、特別な構成を必要としないことである。この支持構
成によれば、従来のシステムのように、垂直及び水平方
向における回動軸を有するジンバル機構等を省略するこ
とができる。

【００５８】また平行平板３、６とも、凹部内に遊嵌さ
れているだけで、ジンバル等の支持機構が不要であり、
且つ駆動力も電磁力を直接作用させるため、駆動力を伝
達する機構も不要であることから、構成が簡単であるだ
けでなく、極めて高速の駆動が可能となり、且つ高精度
の位置規制が可能となる。

【００５９】以下、本実施形態における画素ずらしシス
テムの構成と、平行平板の制御の詳細について、図４〜
図７を用いて説明する。

【００６０】図４〜図７は垂直方向における画素すらし
を行う平行平板３の傾斜位置制御を説明するための図で
ある。特徴的な構成は、凹部９１Ｕと、９１Ｄの相対的
な位置関係及び凹部の幅の設定にある。

【００６１】図４〜図７は、それぞれ被写体上の１点に
対応する入射光の撮像素子２の撮像面における入射位置
を、順次下方へとシフトするための、平行平板の傾斜位
置を示している。

【００６２】図４において、平行平板３の上端のアーマ
チャ４Ｕが遊嵌されている凹部９１Ｕと下端のアーマチ
ャ４Ｄが遊嵌されている凹部９１Ｄとは、その幅すなわ
ち光軸方向における長さ、及びその位置がほぼ同一に設
定されている。

【００６３】図４では、上方では、電磁石５Ｕａがオ
ン、電磁石５Ｕｂがオフで、アーマチャ４Ｕが凹部９１
Ｕ内において、電磁石５Ｕａのヨーク５１Ｕに吸着さ
れ、光軸方向前方となる規制面９２Ｕに当接されて位置
決めされており、下方では、電磁石５Ｄａがオフ、電磁
石５Ｄｂがオンで、アーマチャ４Ｄが電磁石５Ｄｂのヨ
ーク５２Ｄに吸着され、光軸方向後方となる規制面９３
Ｄに当接されて位置決めされている。

【００６４】本実施形態では、この図４の状態で、平行
平板３が光軸に対して上方に画素ずらしを行うように設
定されているが、図４，図５，図６，図７それぞれの傾
斜状態は、いずれも絶対的なものではなく、あくまで
も、本来は入射されないはずの画像を、平行平板の傾斜
角に応じて、入射可能とするものであるから、図４，図
５，図６，図７の状態で、特に光軸に垂直である必要は
ない。

【００６５】ここで、アーマチャ４Ｕと、凹部９１Ｕの
幅とのクリアランスすなわちアーマチャ４Ｕと、凹部９
１Ｕ内の規制面９３Ｕとの間隙をｄ１、同様にアーマチ
ャ４Ｄと、凹部９１Ｄの幅とのクリアランスすなわちア
ーマチャ４Ｄと、凹部９１Ｄ内の規制面９２Ｄとの間隙
をｄ２とし、両者の間には、ｄ２＝ｄ１、すなわち間隙
ｄ２が間隙ｄ１の１倍に設定されている。

【００６６】またω１は、このとき撮像素子２の撮像面
と、平行平板３とのなす角を示している。尚、間隙ｄ
１、ｄ２の設定は高精度に行われる。

【００６７】この図４の状態において、電磁石５Ｕａを
オフにして、電磁石５Ｕｂをオンにして励磁すれば、平
行平板３の上端のアーマチャ４Ｕが上方凹部９１Ｕの規
制面９２Ｕを離れ、規制面９３Ｕ側へと吸着されて当接
し、位置決めがなされ、図５の状態となる。

【００６８】これによって、平行平板３は、その上下端
のアーマチャ４Ｕ，４Ｄをそれぞれ凹部９１Ｕ内の規制
面９３Ｕ、凹部９１Ｄ内の規制面９３Ｄによって、その
傾斜位置を規制される。すなわち図４の状態から、同図
で見て１段階右に傾斜し、撮像素子２の撮像面上におけ
る入射光の受光位置が、撮像面上において、下方にシフ
トされる。尚、この状態において、撮像面と平行平板と
のなす角をω２とする。

【００６９】この図５の状態で、上方の凹部９１Ｕの電
磁石５Ｕｂをオフ、電磁石５Ｕａをオンすることによ
り、アーマチャ４Ｕは凹部９１Ｕ内の規制面９３Ｕを離
れ、規制面９２Ｕへと吸着されて当接し、位置決めされ
る。

【００７０】また下方の凹部９１Ｄの電磁石５Ｄｂをオ
フ、電磁石５Ｄａをオンすることにより、平行平板３の
下方のアーマチャ４Ｄは、下方凹部９１Ｄ内の規制壁９
３Ｄを離れ、規制面９２Ｄへと吸着されて当接し、位置
決めがなされ、図６の状態となる。

【００７１】これによって、平行平板３は、その上下端
のアーマチャ４Ｕ、４Ｄをそれぞれ凹部９１Ｕ内の規制
面９２Ｕ、凹部９１Ｄ内の規制面９２Ｄによって、その
傾斜位置を規制される。すなわち図５の状態から、略同
じ傾斜で（異なる規制面に当接しているので厳密には異
なる）、その光軸方向の位置が同図で見て左へ移動し、
撮像素子２の撮像面上における入射光の受光位置は、撮
像面上において、略同位置になる。尚、この状態におい
て、撮像面と平行平板とのなす角をω３とする。しかる
に、ω２≒ω３となり、図５と図６の状態は画素ずらし
の効果としてはどちらか一方の状態を選択すればよい。

【００７２】ここでは、図５の状態を選択して実施例の
説明を続ける。

【００７３】図５の状態で、電磁石５Ｄｂをオフにし
て、電磁石５Ｄａをオンすると、平行平板３の下端のア
ーマチャ４Ｄが下方凹部９１Ｄの規制面９３Ｄを離れ、
規制面９２Ｄ側へと吸着されて当接し、位置決めがなさ
れ、また上端のアーマチャ４Ｕは、凹部９１Ｕの規制面
９３Ｕに位置決めされ、図７の状態となる。

【００７４】これによって、平行平板３は、図５の状態
から、さらに図で見て右方へと傾斜し、その傾斜角は最
大となる。この状態において、撮像面と平行平板とのな
す角をω４とする。

【００７５】以上、図４〜図７に示されているように、
平行平板３の傾きをω１〜ω４へと順次変化させること
により、３段階の傾斜角に制御することができ、これに
よって、被写体からの入射光を撮像面上に対して垂直方
向に３個所にシフトすることができる。

【００７６】尚、ω１〜ω４の間は、 （ω２−ω１）＝（ω４−ω２）＝（ω４−ω３）＝一
定 の関係が保たれるよう、設定されており、撮像面上にお
いて、平行平板３の傾斜によって変化する入射光の入射
位置が、撮像面上において等間隔にシフトされることを
示している。

【００７７】そして、本実施形態では、その１段階のシ
フト量が、撮像素子の、画素間隔の３分の２の距離とな
るように、各凹部９１Ｕ，９１Ｄ内のアーマチャとの間
のクリアランスｄ１、ｄ２が設定されている。ｄ１，ｄ
２は、平行平板の傾斜角を決定するものであるから、撮
像素子の画素間隔、あるいはシフト量に応じて変更され
る。

【００７８】また上述の説明から明らかであるが、平行
平板３は、その両端部のアーマチャが、各凹部９１Ｕ，
９１Ｄ内に遊嵌されることによって、がたを有した状態
で支持されており、電磁石の励磁によって、アーマチャ
を凹部内の規制面に当接させることによって傾斜角を決
定しているが、アーマチャの規制面と接する部分を円筒
形状としているので、規制面上において、円筒形アーマ
チャの当接する位置が、平行平板の長手方向にずれて
も、平行平板の傾斜角が変化しないため、撮像素子の撮
像面における入射光の入射位置は変化しない。

【００７９】また、各凹部９１Ｕ，９１Ｄの光軸方向の
位置を同一に設定しておけば、傾斜角が変化しても、光
軸方向における平行平板の中心位置が大きく変化するこ
ともなく、常に正確な画素ずらしを行うことができる。

【００８０】尚、アーマチャを円筒形にしているため、
電磁石による電磁力によって吸引した際、最も規制面に
近接する部分が点（実際には、線となる）となるため、
電磁石のアーマチャの位置にセンタリングされ、実質的
には、位置ずれもない。

【００８１】従って、各傾斜角ごとに入射光の入射位置
を撮像面の画素間隔の３分の２の距離すなわち３分の２
画素ピッチでシフトするように平行平板の傾きを設定す
ることによって、実際の撮像素子の垂直方向の画素数の
実質的に３倍の画素数を得ることができる。

【００８２】そして、平行平板３の各傾斜位置ごとに、
撮像素子にて撮像された３枚の画像をメモリに順次記憶
し、メモリから読み出す際に、３枚の画像の各画素の読
み出し順序を制御することにより、１枚の高画質画像に
合成することができるわけである。

【００８３】以上は、撮像面上における垂直方向におけ
る画素ずらしを説明するものであるが、前述のように、
本発明における実施形態では、このような画素ずらし機
構を水平方向にも備えているため、水平方向においても
画素ずらしを行い、撮像素子の画素数を実質的に３倍に
することができ、トータルで９倍の画素数を得ることが
できる。

【００８４】図８〜図９は、水平方向における画素ずら
しを、水平方向における平行平板６の傾斜角を順次変更
することによって行う動作を説明するものである。

【００８５】この水平方向における画素ずらし機構の構
成及び動作原理は、上述の図４〜図７に示す垂直方向に
おける画素ずらし機構と同一であるので、詳細な説明は
省略する。

【００８６】尚、平行平板６の傾斜角は、それぞれ平行
平板の左右端部に取り付けられたアーマチャ７Ｌ、７Ｒ
の遊嵌されている左右の凹部９１Ｌ，９１Ｒの規制面９
２Ｌ，９３Ｌ、９２Ｒ，９３Ｒによって決定され、凹部
９１Ｌの幅と、アーマチャ７Ｌとの間のクリアランスを
ｄ３、凹部９１Ｒの幅とアーマチャ７Ｒとの間のクリア
ランスをｄ４とし、本実施形態では、ｄ４＝ｄ３の関係
に設定されている。

【００８７】そして、図８，図９，図１０，図１１の順
に、平行平板６の傾斜角を大きくし、撮像面と平行平板
の間のなす角を、ω５、ω６、ω７、ω８と、段階的に
変化させる（大きくしていく）ことにより、水平方向に
おいても、撮像面上において、等間隔に画素ずらしが行
われる。

【００８８】尚、ω５〜ω８の間は、 （ω６−ω５）＝（ω８−ω６）＝（ω８−ω７）＝一
定 の関係が保たれるよう、設定されている。

【００８９】本実施形態では、その１段階のシフト量
が，撮像素子の水平方向における画素間隔の３分の２の
距離となるように、各凹部９１Ｌ，９１Ｒ内のアーマチ
ャとの間のクリアランスｄ３、ｄ４が設定されている。
ｄ３，ｄ４は、平行平板の傾斜角を決定するものである
から、撮像素子の画素間隔、あるいはシフト量に応じて
変更される。

【００９０】尚、上述の図４〜図７、図８〜図１１と
も、順次平行平板の傾斜角が大きくなるように変化させ
ているが、各傾斜位置ごとに、画像を撮像してメモリに
記憶し、後の処理で合成するので、平行平板の傾斜角の
順序は、どのように行ってもかまわない。すなわち図４
〜図７、図８〜図１１の順序は、図に示す通りである必
要はなく、任意の順序でよく、各電磁石を制御して、垂
直方向に３画面、水平方向に３画面の合計９画面を撮像
すれば、その順序は任意でよい。

【００９１】また、垂直方向の画素ずらし機構と、水平
方向の画素ずらし機構は、独立しているので、両者の間
の制御の画素ずらしの方向及び順序も任意でよい。ただ
し画素ずらし位置１箇所毎の画像の撮像中（電荷蓄積
中）は、いずれの平行平板も静止させておかなければな
らないことは、いうまでもない。

【００９２】図１２は、図４〜図７に示す垂直画素ずら
しの為の平行平板３の３つの状態と、図８〜図１１に示
す水平画素ずらしの為の平行平板６の３つの状態と、を
組み合わせて画素ずらしを行った場合の空間的位置を示
す摸式図である。

【００９３】図１２を用いて、光束をいかにずらしてデ
ータの取り込みを行うかを説明する。

【００９４】同図において、ハッチング（クロスハッチ
等４種類のハッチング）で示す場所がインタライントラ
ンスファ型ＣＣＤ等の撮像素子上の画素（受光部）の位
置の一部を抜粋した図であり、それら画素間（不感帯）
を２つに区切って画素ピッチを３分割するように碁盤状
に区切っている。

【００９５】図１２（ａ）は、図４〜図７に示す垂直画
素ずらしの為の平行平板３の３つの状態と、図８〜図１
１に示す水平画素ずらしの為の平行平板６の３つの状態
とによって、例えば、記号Ａで示す受光部で捕らえるこ
とのできる光束は座標（Ｈ５，Ｌ５）、（Ｈ５，Ｌ
７）、（Ｈ５，Ｌ９）、（Ｈ７，Ｌ５）、（Ｈ７，Ｌ
７）、（Ｈ７，Ｌ９）、（Ｈ９，Ｌ５）、（Ｈ９，Ｌ
７）、（Ｈ９，Ｌ９）の９箇所に入射する光束であり、
各々に入射する光束を１つずつ受光部Ａに導き（画素ず
らし）を行い、受光部Ａのフィールド読み出し時にその
データ（受光部に蓄積された電荷）を読み出す。このこ
とはその他の全ての受光部のフィールド読み出し時につ
いても同様である。この結果、図１２（ｂ）に示す様
に、画素ずらしによって各受光部の周囲の不感帯に入射
して取り込めなかった光束のデータを取り込むことが可
能になる。

【００９６】言い換えれば、本来、撮像面内の各画素間
の不感帯や、他の画素に入射される画像情報を受光する
ことができ、結果として、撮像素子の画素数を増加させ
たのと同じ効果を得ることができるものである。

【００９７】（本発明における第１の実施形態）次に、
本発明における画素ずらしシステムの第１の実施形態を
示すものである。

【００９８】本実施形態の特徴は、上述の第１の実施形
態に対して、画素ずらしポイントを増やすとともに、カ
ラー（画素配列）画像に対応し、高速画像処理を可能に
する画素ずらしを実現させることにある。

【００９９】図１３は、本実施形態における画素ずらし
ユニットの斜視図である。また図１４，図１５は、本実
施形態の主要部を示すもので、１４図（ａ）は光軸方向
前方から見た正面図、図１４（ｂ）は上方から見た上面
図、図１５（ａ）は右方から見た右側面図、図１５
（ｂ）は左方から見た左側面図である。

【０１００】各図において、第１の実施形態と異なるの
は、電磁石の一部が分割されていることである。同図に
おいて、上述の基本構成と同一構成部分については、同
一の符号を用い、その説明を省略する。

【０１０１】すなわち図１３，図１４，図１５で見て、
垂直方向の平行平板の制御を担う電磁石５Ｕａ，５Ｕ
ｂ，５Ｄａ，５Ｄｂが分割され、それぞれ、５ＵＬａと
５ＵＲａ，５ＵＬｂと５ＵＲｂ，５ＤＬａと５ＤＲａ，
５ＤＬｂと５ＤＲｂが配されている。

【０１０２】すなわち、これらの電磁石５ＵＬａと５Ｕ
Ｒａ，５ＵＬｂと５ＵＲｂ，５ＤＬａと５ＤＲａ，５Ｄ
Ｌｂと５ＤＲｂが本来垂直方向の画素ずらしを行うため
の平行平板を垂直方向だけでなく、水平方向にも回動し
て画素ずらしを行えるようにしたものである。

【０１０３】これによって、前述の基本構成において、
１つの受光部に対して、垂直方向の平行平板３による垂
直方向の３ポイント、水平方向の平行平板６による水平
方向の３ポイントの組み合わせによる合計９ポイントの
画素ずらしに加えて、垂直方向の平行平板３の水平方向
における回転（ねじれ）動作により、垂直方向の平行平
板の１つの位置において、さらに水平方向における画素
ずらしを最大で６ポイントまで増加させることができ
る。

【０１０４】機能的には、平行平板３のアーマチャ４
Ｕ，４Ｄを電磁石を励磁して対向する規制面へと吸着さ
せる際、各アーマチャに対し、常に２つの電磁石を励磁
し、且つそれぞれアーマチャを吸着する側の磁気的極性
（Ｎ極、Ｓ極）が互いに逆になるように励磁することに
より、アーマチャに対して、常に磁気回路が１つになる
ようにしたものである。

【０１０５】このようにすると、各電磁石ごとに、その
ヨークとアーマチャとの磁気的吸引点が１点接触とな
り、対角に位置する電磁石を励磁して平行平板を水平方
向に「ひねり」動作させるとき、回転モーメントが得や
すくなり、「ひねり」動作を迅速且つ円滑に行うことが
できる。

【０１０６】また各電磁石の平行平板を吸着するヨーク
の部分を１点とするとともに、常に２つの電磁石を励磁
し、結果として、１つの磁気回路でアーマチャを制御す
るようにしたものである。

【０１０７】また本実施形態の説明では主に垂直方向の
画素ずらしを行う平行平板３に、水平方向における回転
（ねじれ）動作を行い、水平画素ずらし機能を持たせた
場合について説明するが、水平方向の画素ずらしを行う
平行平板についても“垂直”と“水平”を置き換えれば
同様のことがいえる。

【０１０８】以下、本実施形態における画素ずらしシス
テムの構成と、平行平板の制御の詳細について、図１６
〜図２０を用いて説明する。各図の（ａ）は図１４，１
５において上方から見た上面図の光軸方向長さを拡大し
た図。各図（ｂ）は図１４，１５において右方から見た
右側面図の光軸方向長さを拡大した図である。

【０１０９】図１６〜図２０は主に垂直方向における画
素ずらしを行う平行平板３の傾斜位置制御を説明するた
めの図である。特徴的な構成は、凹部９１Ｕと、９１Ｄ
の相対的な位置関係及び凹部の幅の設定、及び１つのア
ーマチャ４Ｕあるいは４Ｄに対して４つの駆動手段を設
定されていることにある。

【０１１０】主に水平方向における画素ずらしを行う平
行平板６の傾斜位置の制御については、第１の実施例と
同じ構成なので説明を省略する。

【０１１１】図１６〜図２０は、それぞれ被写体上の１
点に対応する入射光の撮像素子２の撮像面における入射
位置を、順次シフトするための、平行平板の傾斜位置を
示している。

【０１１２】図１６（ｂ）において、平行平板３の上端
のアーマチャ４Ｕが遊嵌されている凹部９１Ｕと下端の
アーマチャ４Ｄが遊嵌されている凹部９１Ｄとは、その
幅すなわち光軸方向における長さ、及びその位置がほぼ
同一に設定されている。

【０１１３】図１６（ａ），（ｂ）では、電磁石５ＵＲ
ａ，５ＵＬａがオン、電磁石５ＵＲｂ，５ＵＬｂがオフ
で、アーマチャ４Ｕが凹部９１Ｕ内において、電磁石５
ＵＲａ，５ＵＬａのヨーク５１ＵＲ，５１ＵＬに吸着さ
れ、光軸方向前方となる規制面９２Ｕに当接されて位置
決めされており、電磁石５ＤＲａ，５ＤＬａ（図１５
（ｂ）に図示）がオフ、電磁石５ＤＲｂ，５ＤＬｂ（図
１５（ｂ）に図示）がオンで、アーマチャ４Ｄが電磁石
５ＤＲｂ，５ＤＬｂのヨーク５２ＤＲ，５２ＤＬに吸着
され、光軸方向後方となる規制面９３Ｄに当接されて位
置決めされている。

【０１１４】この時、ヨーク５１ＵＲのアーマチャ４Ｕ
に対向する端部は、例えばＳ極に励磁され、ヨーク５１
ＵＬのアーマチャ４Ｕに対向する端部は、例えばＮ極に
励磁される。

【０１１５】またヨーク５２ＤＲアーマチャ４Ｄに対向
する端部は、例えばＮ極に励磁され、ヨーク５１ＤＬの
アーマチャ４Ｄに対向する端部は、例えばＳ極に励磁さ
れる。

【０１１６】このように、１つのアーマチャを２つの電
磁石で吸引する際に１つの磁気回路を構成する。

【０１１７】本実施形態では、この図１６（ｂ）の状態
で、平行平板３が光軸に対して上方に画素ずらしを行う
ように設定されているが、図１６（ｂ），図１７
（ｂ），図１８（ｂ），図２０（ｂ）それぞれの傾斜状
態は、いずれも絶対的なものではなく、あくまでも、本
来は入射されないはずの画像を、平行平板の傾斜角に応
じて、入射可能とするものであるから、図１６（ｂ），
図１７（ｂ），図１８（ｂ），図２０（ｂ）の状態で、
特に光軸に垂直である必要はないが、図１７（ｂ）の状
態では光軸に対してほぼ垂直であることが望ましい。

【０１１８】ここで、アーマチャ４Ｕと、凹部９１Ｕの
幅とのクリアランスすなわちアーマチャ４Ｕと、凹部９
１Ｕ内の規制面９３Ｕとの間隙をｄ１、同様にアーマチ
ャ４Ｄと、凹部９１Ｄの幅とのクリアランスすなわちア
ーマチャ４Ｄと、凹部９１Ｄ内の規制面９２Ｄとの間隙
をｄ２とし、両者の間には、ｄ２＝ｄ１、すなわち間隙
ｄ２が間隙ｄ１の１倍に設定されている。

【０１１９】またω１は、このとき撮像素子２の垂直方
向の撮像面と、平行平板３とのなす角で第１の実施例と
同じである。ω９は、水平方向の撮像面と、平行平板３
とのなす角を示している。尚、間隙ｄ１、ｄ２の設定は
高精度に行われる。

【０１２０】この図１６（ａ），（ｂ）の状態におい
て、電磁石５ＵＲａ，５ＵＬａをオフにして、電磁石５
ＵＲｂ，５ＵＬｂをオンにして励磁すれば、ヨーク５１
ＵＲのアーマチャ４Ｕに対向する端部のＳ極励磁は解消
され、ヨーク５１ＵＬのアーマチャ４Ｕに対向する端部
のＮ極励磁は解消され、ヨーク５２ＵＲのアーマチャ４
Ｕに対向する端部がＳ極に励磁はされ、ヨーク５２ＵＬ
のアーマチャ４Ｕに対向する端部がＮ極に励磁され、平
行平板３は、その両端のアーマチャ４Ｕ，４Ｄをそれぞ
れ凹部９１Ｕ内の規制面９３Ｕ，凹部９１Ｄ内の規制面
９３Ｄによって、その傾斜位置を規制される。

【０１２１】すなわち図１６（ｂ）の状態から、同図で
見て１段階右に傾斜し、撮像素子２の撮像面上における
入射光の受光位置が、撮像面上において、下方にシフト
される。

【０１２２】尚、この状態において、垂直方向の撮像面
と平行平板とのなす角を（前述の実施形態と同じく）ω
２、水平方向の撮像面と平行平板３とのなす角をω１０
とする。

【０１２３】この図１７（ａ），（ｂ）の状態で、凹部
９１Ｕの電磁石５ＵＲｂをオフ、電磁石５ＵＲａをオン
すると、ヨーク５２ＵＬのアーマチャ４Ｕに対向する端
部はＮ極に励磁されたまま、ヨーク５２ＵＲのアーマチ
ャ４Ｕに対向する端部のＳ極励磁が解消され、ヨーク５
１ＵＲのアーマチャ４Ｕに対向する端部が例えばＳ極に
励磁され、アーマチャ４Ｕの左側当接部４ＵＬは凹部９
１Ｕ内の規制面９３Ｕを離れ、規制面９２Ｕへと吸着さ
れて当接し、位置決めされる。

【０１２４】また凹部９１Ｄの電磁石５ＤＲｂをオフ、
電磁石５ＤＲａをオンすることにより、ヨーク５２ＤＬ
のアーマチャ４Ｄに対向する端部はＳ極に励磁されたま
ま、ヨーク５２ＤＲのアーマチャ４Ｄに対向する端部の
Ｎ極励磁が解消され、ヨーク５１ＤＲのアーマチャ４Ｄ
に対向する端部が例えばＮ極に励磁され、平行平板３の
アーマチャ４Ｄの左側当接部４ＤＬは、凹部９１Ｄ内の
規制面９３Ｄを離れ、規制面９２Ｄへと吸着されて当接
し、位置決めがなされ、図１８（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、平行平板３が上方から見て時計回りに、すなわち
水平方向に回動（ひねり）を加えられた状態となる。

【０１２５】これによって、平行平板３は、その両端の
アーマチャ４Ｕ、４Ｄをそれぞれ凹部９１Ｕ内の規制面
９２Ｕ，９３Ｕ、凹部９１Ｄ内の規制面９２Ｄ，９３Ｄ
によって、その傾斜位置を規制される。すなわち図１７
（ａ），（ｂ）の状態から、垂直方向には略同じ傾斜
で、撮像素子２の撮像面上における入射光の受光位置
は、撮像面上において、垂直方向は略同じ位置になり、
水平方向はある傾斜を有するようになる。

【０１２６】尚、この状態において、垂直方向の撮像面
と平行平板とのなす角はω２であり、水平方向の撮像面
と平行平板３とのなす角をω１１とする。

【０１２７】また図１７（ａ），（ｂ）の状態で、凹部
９１の電磁石５ＵＬｂ，凹部９１Ｄの電磁石５ＤＬｂを
オフ、凹部９１Ｕの電磁石５ＵＬａ，凹部９１Ｄの電磁
石５ＤＬａをオンすると、ヨーク５２ＵＲのアーマチャ
４Ｕに対向する端部はＳ極に励磁されたまま、ヨーク５
２ＤＲのアーマチャ４Ｄに対向する端部のＮ極に励磁さ
れたまま、ヨーク５２ＵＬのアーマチャ４Ｕに対向する
端部のＮ極励磁が解消され、ヨーク５２ＤＬのアーマチ
ャ４Ｄに対向する端部のＳ極励磁が解消され、ヨーク５
１ＵＬのアーマチャ４Ｕに対向する端部がＮ極に励磁さ
れ、ヨーク５１ＤＬのアーマチャ４Ｄに対向する端部が
Ｓ極に励磁され、アーマチャ４Ｕの当接部４ＵＬは凹部
９１Ｕ内の規制面９３Ｕを離れ、規制面９２Ｕへと吸着
されて当接し、アーマチャ４Ｄの当接部４ＤＬは、凹部
９１Ｄ内の規制面９３Ｄを離れ、規制面９２Ｄへと吸着
されて当接し、位置決めがなされ、図１９（ａ），
（ｂ）の状態となる。

【０１２８】これによって、平行平板３は、その両端の
アーマチャ４Ｕ，４Ｄをそれぞれ凹部９１Ｕ内の規制面
９２Ｕ，９３Ｕ、凹部９１Ｄ内の規制面９２Ｄ，９３Ｄ
によって、水平方向の傾斜位置を規制される。

【０１２９】すなわち図１７（ａ），（ｂ）の状態か
ら、垂直方向には略同じ傾斜で、撮像素子２の撮像面上
における入射光の受光位置は、撮像面上において、垂直
方向は略同位置になり、水平方向にある傾斜を有するよ
うになる。

【０１３０】尚、この状態において、垂直方向の撮像面
と平行平板とのなす角はω２であり、水平方向の撮像面
と平行平板３とのなす角をω１２とする。

【０１３１】図１７から図１８，図１９の状態への変化
では垂直方向の画素ずらし効果は限りなく微少であり、
水平方向の画素ずらし効果が発生する。

【０１３２】本実施形態では、前述の基本構成における
水平方向に画素ずらしを行う平行平板６と同一のものを
用い、図１８，図１９のω１１，ω１２が、平行平板６
の水平方向の傾斜角ω５，ω６，ω７，ω８のうちの１
つの傾斜角との相対差で、水平方向の１画素ピッチ（ま
たは３分の１ピッチ）のシフト量を得る値となるよう
に、アーマチャ４Ｕ，４Ｄのそれぞれの長さ及びアーマ
チャ同士の相対位置を設定している。

【０１３３】図１９（ａ），（ｂ）の状態で、電磁石５
ＵＬａをオフにして、電磁石５ＵＬｂをオン、電磁石５
ＤＲｂをオフにして、電磁石５ＤＲａをオンすると、ヨ
ーク５２ＵＲのアーマチャ４Ｕに対向する端部はＳ極に
励磁されたまま、ヨーク５１ＤＬのアーマチャ４Ｄに対
向する端部はＳ極に励磁されたまま、ヨーク５１ＵＬの
アーマチャ４Ｕに対向する端部のＮ極励磁が解消され、
ヨーク５２ＤＲのアーマチャ４Ｄに対向する端部のＮ極
励磁が解消され、ヨーク５２ＵＬのアーマチャ４Ｕに対
向する端部はＮ極に励磁され、ヨーク５１ＤＲのアーマ
チャ４Ｄに対向する端部はＮ極に励磁され、平行平板３
のアーマチャ４Ｕの当接部４ＵＬが凹部９１Ｕの規制面
９２Ｕを離れ、規制面９３Ｕ側へと吸着されて当接し、
アーマチャ４Ｄの当接部４ＤＲが凹部９１Ｄの規制面９
３Ｄを離れ、規制面９２Ｄ側へと吸着されて当接し位置
決めがなされ、図２０（ａ），（ｂ）の状態となる。

【０１３４】これによって平行平板３は、図１７
（ａ），（ｂ）の状態から、垂直方向にさらに図で見て
右方へと傾斜し、その傾斜角はω１からみて最大とな
る。この状態において、垂直方向の撮像面と平行平板と
のなす角は（第１の実施形態と同じく）ω４、水平方向
の撮像面と平行平板３とのなす角をω１３とする。

【０１３５】以上、図１６〜図２０に示されているよう
に、平行平板３の垂直方向の傾きをω１，ω２，ω４へ
と順次変化させることにより、垂直方向３段階の傾斜角
に制御することができ、さらに１つの垂直位置（第２の
実施例ではω２）のみ水平方向画素ずらしを最大で６ポ
イントまで増加させることができる。

【０１３６】平行平板３の水平方向の傾斜角は、ω１３
≒ω１０≒ω９であり、 （ω１１−ω９）＝（ω１２−ω９）＝一定、 の関係が保たれるよう、設定されており、撮像面上にお
いて、平行平板３の傾斜によって変化する入射光の入射
位置が、撮像面上において等間隔にシフトされることを
示している。さらに、ω１１，ω１２は、図８〜図１１
の平行平板６の水平方向の傾斜角ω５，ω６，ω７，ω
８のうちの１つの傾斜角との相対差が、水平方向の１画
素ピッチ（または３分の１ピッチ）のシフト量を得る値
になるように、アーマチャ４Ｕ，４Ｄと、それぞれの規
制部９１Ｕ，９１Ｄと、のクリアランスとの関係から、
長さ及びアーマチャ同士の相対位置が設定されている。

【０１３７】そして、本実施形態では、平行平板３，６
の主たる方向の画素ずらしの１段階のシフト量が、撮像
素子の、画素間隔の３分の２の距離となるように、各凹
部９１Ｕ，９１Ｄ内のアーマチャとの間のクリアランス
ｄ１，ｄ２、各凹部９１Ｌ，９１Ｒ内のアーマチャとの
間のクリアランスｄ３，ｄ４が設定されている。

【０１３８】ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４は、平行平板の傾
斜角を決定するものであるから、撮像素子の画素間隔、
あるいはシフト量に応じて変更される。さらに平行平板
３の水平方向の傾斜角は、ｄ１，ｄ２を固定し、アーマ
チャ４Ｕ，４Ｄの長さを厳密に調整することによって変
更される。

【０１３９】また上述の説明から明らかであるが、平行
平板３は、その両端部のアーマチャが、各凹部９１Ｕ，
９１Ｄ内に遊嵌されることによって、がたを有した状態
で支持されており、電磁石の励磁によって、アーマチャ
を凹部内の規制面に当接させることによって傾斜角を決
定しているが、アーマチャの規制面と接する部分を円筒
形状としているので、規制面上において、円筒形アーマ
チャの当接する位置が、平行平板の長手方向にずれて
も、平行平板の傾斜角が変化しないため、撮像素子の撮
像面における入射光の入射位置は変化しない。

【０１４０】また、各凹部９１Ｕ，９１Ｄの光軸方向の
位置を同一に設定しておけば、傾斜角が変化しても、光
軸方向における平行平板の中心位置が大きく変化するこ
ともなく、常に正確な画素ずらしを行うことができる。

【０１４１】すなわち、垂直方向画素ずらし用平行平板
３を水平方向に回動（ひねる）させる場合は、図１７に
示すように、平行平板が光軸に対して略垂直の状態から
行い、平行平板の上下端がそれぞれ、光軸方向におい
て、同位置となるようにしているので、水平方向のひね
りによる位置ずれの発生を防止できる。

【０１４２】尚、アーマチャを円筒形にしているため、
電磁石による電磁力によって吸引した際、最も規制面に
近接する部分が点（もしくは、線となる）となるため、
電磁石のアーマチャの位置にセンタリングされ、実質的
には、位置ずれもない。

【０１４３】従って、各傾斜角ごとに入射光の入射位置
を平行平板３は撮像面に対して垂直方向に、平行平板６
は水平方向にそれぞれ画素間隔の３分の２の距離すなわ
ち３分の２画素ピッチでシフトするように平行平板の傾
きを設定することによって、実際の撮像素子の垂直方向
の画素数の実質的に垂直方向に３倍、水平方向に３倍の
画素数を得ることができる。

【０１４４】そして、〔平行平板３の各傾斜位置３箇
所〕×〔平行平板６の各傾斜位置３箇所〕の９ポイント
ごとに、撮像素子にて撮像された９枚の画像をメモリに
順次記憶し、メモリから読み出す際に、９枚の画像の各
画素の読み出し順序と位相を制御することにより、１枚
の高画質画像に合成することができるわけである。

【０１４５】さらに、水平方向に１画素（もしくは１／
３画素）ピッチ分の水平方向全体シフトの機能を平行平
板３に持たせることによって、平行平板６との組み合わ
せによって、１つの垂直方向位置に対して水平画素列の
画素ずらし位置の数を最大で６ポイント増加できる。こ
のことは、例えば、単板式インタトランスファ型ＣＣＤ
に所謂補色市松形式の色フィルターを構成したカラー撮
像素子を用いる場合に有効な手段を構成することが可能
になる。

【０１４６】例えば、Ｃｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロ
ー）、Ｇ（グリーン）、Ｍｇ（マゼンダ）のフィルター
を備えた補色市松配列等のカラー撮像素子を使用する場
合、画素ずらしの際に、その配列順序を一定に保つよう
に調整することができるようになる。

【０１４７】図２１〜図２９は、図１６〜図２０に示
す、主に垂直画素ずらしを行う為の平行平板３の３つの
状態と、平行平板３に水平方向 １画素ずらしの機能を
持たせた状態と、図８〜図１１に示す水平画素ずらしを
行う為の平行平板６の３つの状態と、を組み合わせて画
素ずらしを行った場合の空間的位置を示す摸式図であ
る。

【０１４８】図２１〜図２９を用いて、光束をいかにず
らしてデータの取り込みを行うかを説明する。

【０１４９】同図において、ハッチング（クロスハッチ
等４種類のハッチング）で示す場所がインタライントラ
ンスファ型ＣＣＤ等の撮像素子上の画素（受光部）の位
置の一部を抜粋した図であり、それら画素間（不感帯）
を２つに区切って画素ピッチを３分割するように碁盤状
に区切っている。

【０１５０】例えば、Ｃｙ（シアン）、Ｙｅ（イエロ
ー）、Ｇ（グリーン）、Ｍｇ（マゼンダ）のフィルター
を備えた補色市松配列等のカラー撮像素子を使用する場
合、斜めハッチングをＣｙ、クロスハッチングをＹｅ、
四角形ハッチングをＧ、六角形ハッチングをＭｇのフィ
ルターを備えた受光部とする。

【０１５１】インタライントランスファ型ＣＣＤを使用
して、電荷の蓄積モードが動解像度に有利なフィールド
読み出しを用いるものとする。フィールド読み出しは、
水平画素列を１列おきにフィールド１、フィールド２と
しフィールド１の走査を全画面行い、フィールド２の走
査を全画面行い、この走査を交互に行って、近接するフ
ィールド１とフィールド２を１フレーム（１画面）とし
て読み出すこととする。

【０１５２】図２１〜図２９は、図１６〜図２０に示す
垂直画素ずらしの為の平行平板３の５つの状態と、図８
〜図１１に示す水平画素ずらしの為の平行平板６の３つ
の状態との組み合わせを順次変えながら（平行平板を駆
動しながら）、データを取り込む様子を現している。

【０１５３】図２１は、フレーム（画面）１のデータの
取り込みを現わし、図１０と図１７の状態で、フィール
ド１を走査し、図１０と図１６の状態で、フィールド２
を走査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１５４】フィールド１を走査する時、Ｌ１列とＬ７
列の丸形と三角形で表現された箇所のデータがＬ１列と
Ｌ７列の受光部のフィルターを通してデータの読み込み
が行われる。

【０１５５】したがって、丸形の位置のデータはＣｙの
色のデータとして、三角形の位置のデータはＹｅの色の
データとして取り出される。

【０１５６】このときの垂直方向平行平板３は、電磁石
５ＵＲａ，５ＵＬａがＯＦＦ、電磁石５ＵＲｂ，５ＵＬ
ｂがＯＮ、電磁石５ＤＲａ，５ＤＬａがＯＦＦ、電磁石
５ＤＲｂ，５ＤＬｂがＯＮに制御されて、図１７の状態
となっている。

【０１５７】また水平方向の平行平板６は、電磁石８Ｒ
ａ，８ＬａがＯＮ、電磁石８Ｒｂ，８ＬｂがＯＦＦで、
図１０の状態にある。

【０１５８】フィールド２を走査する時、Ｌ６列とＬ１
２列の四角形と六角形で表現された箇所のデータが矢印
の方向に画素ずらしされ、矢印の先の受光部によってデ
ータの読み込みが行われる。すなわち、四角形の位置の
データはＧ（四角形ハッチング）の色のデータ、六角形
の位置のデータはＭｇ（六角形ハッチング）の色のデー
タとして取り出される。

【０１５９】図２２は、フレーム（画面）２のデータの
取り込みを現わし、図１０と図２０の状態で、フィール
ド１を走査し、図１０と図１８（ａ），（ｂ）の状態
で、フィールド２を走査した時の画像データの取り込み
を現わしている。

【０１６０】フィールド１を走査する時、Ｌ５列とＬ１
１列の丸形と三角形で表現された箇所のデータが矢印の
方向に画素ずらしされ、矢印の先の受光部によってデー
タの取り込みが行われる。すなわち丸形の位置のデータ
はＣｙの色のデータとして、三角形の位置のデータはＹ
ｅのデータとして取り出される。

【０１６１】フィールド２を走査する時、Ｌ４列とＬ１
０列の四角形と六角形で表現された箇所のデータが矢印
の方向に画素ずらしされ、矢印の先の受光部によってデ
ータの読み込みが行われる。なんとなれば、四角形の位
置のデータはＭｇ（六角形ハッチング）の色のデータと
して、六角形の位置のデータはＧ（四角形ハッチング）
の色のデータとして取り出される。

【０１６２】図２３は、フレーム（画面）３のデータの
取り込みを現わし、図１０と図１６の状態で、フィール
ド１を走査し、図１０と図２０の状態で、フィールド２
を走査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１６３】フィールド１を走査する時、Ｌ３列とＬ９
列の丸形と三角形で表現された箇所のデータが矢印の方
向に画素ずらしされ、矢印の先の受光部によってデータ
の取り込みが行われる。なんとなれば、丸形の位置のデ
ータはＣｙの色のデータとして、三角形の位置のデータ
はＹｅのデータとして取り出される。

【０１６４】フィールド２を走査する時、Ｌ２列とＬ８
列の四角形と六角形で表現された箇所のデータが矢印の
方向に画素ずらしされ、矢印の先の受光部によってデー
タの読み込みが行われる。すなわち四角形の位置のデー
タはＧの色のデータとして、六角形の位置のデータはＭ
ｇの色のデータとして取り出される。

【０１６５】図２４は、フレーム（画面）４のデータの
取り込みを現わし、図８と図１７の状態で、フィールド
１を走査し、図８と図１６の状態で、フィールド２を走
査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１６６】図２５は、フレーム（画面）５のデータの
取り込みを現わし、図８と図２０の状態で、フィールド
１を走査し、図８と図１８（ａ），（ｂ）の状態で、フ
ィールド２を走査した時の画像データの取り込みを現わ
している。

【０１６７】図２６は、フレーム（画面）６のデータの
取り込みを現わし、図８と図１６の状態で、フィールド
１を走査し、図８と図２０の状態で、フィールド２を走
査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１６８】図２７は、フレーム（画面）７のデータの
取り込みを現わし、図１１と図１７の状態で、フィール
ド１を走査し、図１１と図１６の状態で、フィールド２
を走査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１６９】図２８は、フレーム（画面）８のデータの
取り込みを現わし、図１１と図２０の状態で、フィール
ド１を走査し、図１１と図１９（ａ），（ｂ）の状態
で、フィールド２を走査した時の画像データの取り込み
を現わしている。

【０１７０】図２９は、フレーム（画面）９のデータの
取り込みを現わし、図１１と図１６の状態で、フィール
ド１を走査し、図１１と図２０の状態で、フィールド２
を走査した時の画像データの取り込みを現わしている。

【０１７１】尚、以上の動作の流れを順序よくまとめて
示したのが、図３１である。同図において、一番下か
ら、走査して画素情報を取込んでいるフィールド、フィ
ールドの順序、フレームＮｏ．を示し、その上に垂直方
向平行平板３を制御する電磁石５ＵＲａ，５ＵＬａ，５
ＵＲｂ，５ＵＬｂ，５ＤＲａ，５ＤＬａ，５ＤＲｂ，５
ＤＬｂの励磁状態を示す。またその中ほどには、その状
態を図示する図面の図番が示されている。

【０１７２】さらにその上方には、垂直方向平行平板３
による画素ずらし量及び画素ずらし座標が、図１７の状
態を０として、＋／−で表されている。

【０１７３】またその上方には、水平方向平行平板６を
制御する電磁石８Ｒａ，８Ｌａ，８Ｒｂ，８Ｌｂの励磁
状態及びその駆動による画素すらし量及び画素ずらし量
が、同様に示されている。

【０１７４】この結果、図３０に示す様に、画素ずらし
によって各受光部の周囲の不感帯に入射して取り込めな
かった光束のデータを取り込むことが可能になる。

【０１７５】言い換えれば、本来、撮像面内の各画素間
の不感帯や、他の画素に入射される画像情報を受光する
ことができ、結果として、撮像素子の画素数を増加させ
たのと同じ効果を得ることができるものである。

【０１７６】さらに、カラーフィルター配列の周期をＣ
ＣＤのフィルター配列の色周期と同一に保ちながら画素
が増加したのと同一の効果が得られ、カラー画像におい
ても３倍の解像力の効果を得ることができる。

【０１７７】さらにまた、前記の順序で（フレーム１〜
９の順序で）メモリに記憶させ順序の入れ替えなしに同
じ順序で再生できるので、画像データの演算処理が簡単
になり処理スピードも飛躍的に向上する。

【０１７８】第１の実施形態で述べた平行平板３のよう
な画素ずらし機構を水平方向の平行平板６に備えること
も当然可能であり、さらに１つの水平方向位置に対して
垂直画素列の画素ずらし位置の数を最大で６ポイント増
加できる。

【０１７９】尚、さらに注目すべきは、上記の画素ずら
し処理によると、図２４に示すように、画素データ配列
が、通常もちいられているカラーフィルタのいわゆる補
色市松配列になっていることがわかる。

【０１８０】これは、上記の画素ずらしを行った画像デ
ータを、特別なプロセスを用いなくても通常の例えばＮ
ＴＳＣのカメラプロセスで兼用できるということを意味
するものであり、通常のテレビジョン撮像系との共用が
可能となり、例えば動画撮影と、画素ずらしによる高画
質静止画撮影とを両方兼ね備えたシステムを実現でき
る。

【０１８１】したがって、システムの効率化、データ処
理の高速化、他のシステムとの互換性等の面で大きなメ
リットがある。

【０１８２】（本発明における第２の実施形態）次に、
本発明における画素ずらしシステムの第２の実施形態を
示すものである。

【０１８３】本実施形態の特徴は、上述の第１の実施形
態に対して、平行平板を駆動する電磁石からなる駆動系
を簡素化するとともに、消費電力を減少させることにあ
る。

【０１８４】図３２，３３は、本実施形態の主要部を示
すもので、図３２（ａ）は光軸方向前方から見た正面
図、図３２（ｂ）は上方から見た上面図、図３３（ａ）
は右方から見た右側面図、図３３（ｂ）は左方から見た
左側面図である。

【０１８５】各図において、前述の第１の実施形態と異
なるのは、電磁石の一部が省略され、バネに置き換えら
れていることである。同図において、第１の実施形態と
同一構成部分については、同一の符号を用い、その説明
を省略する。

【０１８６】すなわち図１４，１５で見て、電磁石５Ｕ
Ｌａ，５ＵＲａ，５ＤＬａ，５ＤＲａ，８Ｌａ，８Ｒａ
が除去され、それぞれバネが配され、平行平板を光軸方
向前方へと付勢している。

【０１８７】すなわち、これらのバネが、電磁石５ＵＬ
ａ，５ＵＲａ，５ＤＬａ，５ＤＲａ，８Ｌａ，８Ｒａの
吸引力になり、バネに抗する方向における平行平板の移
動を、電磁石５ＵＬｂ，５ＵＲｂ，５ＤＬｂ，５ＤＲ
ｂ，８Ｌｂ，８Ｒｂの駆動により、磁気的な吸引力によ
って、バネに抗して行うようにしたものである。これに
よって、第１の実施形態において、１２個設けられてい
た電磁石を、半数の６個に削減することができる。

【０１８８】図３２（ｂ）、図３３（ａ）では、水平方
向の平行平板のアーマチャ７Ｌ，７Ｒをそれぞれ光軸方
向前方に引張するバネ１０Ｌ，１０Ｒが、電磁石８Ｌ
ａ，８Ｒａの代わりに、垂直方向の平行平板のアーマチ
ャ４Ｕ，４Ｄをそれぞれ光軸方向前方に引張するバネ１
０Ｕ，１０Ｄが、電磁石５ＵＬａ，５ＵＲａ，５ＤＬ
ａ，５ＤＲａの代わりに設けられている。

【０１８９】他のバネについては、図示されていない
が、図１４において、電磁石５ＵＬａ，５ＵＲａ，５Ｄ
Ｌａ，５ＤＲａ，８Ｌａ，８Ｒａの代わりにバネが配さ
れているものであり、その構成は同図から明らかであ
る。

【０１９０】尚、平行平板３による垂直方向における画
素ずらし動作、平行平板６による水平方向における画素
ずらし動作については、上述した第１の実施形態におい
て、図１６〜図２０及び図８〜図１１を用いて説明した
通りであり、さらなる説明は省略する。

【０１９１】本発明における画素ずらしシステムの構成
及び動作は、以上述べた通りであるが、ここでこのよう
な画素すらしシステムが、実際にレンズ鏡筒またはカメ
ラ本体に組み込む場合の構成について説明する。

【０１９２】図３４は、本発明の実施形態である画素ず
らし機構を組み込んでユニット化した画素ずらしユニッ
トの分解斜視図である。

【０１９３】同図おいて、９，９‘は、各電磁石及び平
行平板を支持する筐体であり、それぞれ光軸方向前後に
分割され、光軸の部分には、入射光を通過させる開口が
形成されている。

【０１９４】後部筐体９の開口部９ａの周囲における、
前部筐体９‘と対向する接合面の所定位置には、各電磁
石５Ｕｂ，５Ｄｂ，８Ｌｂ，８Ｒｂが配されており、そ
れぞれ垂直方向、水平方向における平行平板３，６の配
される凹部９１Ｕ，９１Ｄ，９１Ｌ，９１Ｒのそれぞれ
規制面９３Ｕ，９３Ｄ，９３Ｌ，９３Ｒ側が形成されて
いる。

【０１９５】そして各平行平板３，６のアーマチャ４
Ｕ，４Ｄ，７Ｌ，７Ｒに対向する位置には、それぞれ電
磁石５Ｕｂ，５Ｄｂ，８Ｌｂ，８Ｒｂのアーマチャ５２
Ｕ，５２Ｄ，８２Ｌ，８２Ｒが露出するように設けられ
ている。

【０１９６】一方、後部筐体９に対向する前部筐体９
‘側には、電磁石５Ｕｂ，５Ｄｂ，８Ｌｂ，８Ｒｂに対
向して、電磁石５Ｕａ，５Ｄａ，８Ｌａ，８Ｒａが配さ
れており、また凹部９１Ｕ，９１Ｄ，９１Ｌ、９１Ｒの
それぞれ規制面９２Ｕ，９２Ｄ，９２Ｌ，９２Ｒ側が形
成されている。

【０１９７】したがって、前部筐体９‘と後部筐体９を
結合することによって、垂直方向、水平方向の各平行平
板３、６及びこれらの平行平板の位置を制御するための
電磁石を図１〜図２０，図３２〜３４に示すように支持
することができる。

【０１９８】図３５は、さらにこの画素ずらしユニット
をカメラに組み込んだ場合を示す側断面図である。

【０１９９】同図において、２００はレンズ鏡筒で、そ
の内部には、撮影レンズ光学系１が配されている。そし
てレンズ鏡筒２００のマウント部分には、図１３，図１
４〜図２０に示す画素ずらしユニットが配されている。
画素ずらしユニットは、前部筐体９‘，後部筐体９から
なっており、図から明らかなように、入射光の空間周波
数を制限するＬＰＦ（光学ローパスフィルタ）２０２、
水平方向の平行平板６、垂直方向の平行平板３、ＬＰＦ
（光学ローパスフィルタ）２０３が順次配され、その後
部には、撮像素子２が配されている。２ａは撮像素子２
の有効撮像面（撮像範囲）、２ｂは撮像面も封止ガラス
である。

【０２００】また赤外線カットフィルタは、たとえば平
行平板３あるいは６の表面にコーティングによって配す
ることができる。

【０２０１】またＬＰＦ２０２と２０３は、両者のコン
ビネーションによって入射光の空間周波数の帯域制限を
行うことにより、折り返しによるモアレ等を除去するも
のであるが、ＬＰＦ２０２を回動自在とし、その回動に
よって、入射光の波長を回転させることにより、ＬＰＦ
の効果をキャンセルすることができるようになってい
る。

【０２０２】したがって、特に高画質の撮像を行うため
にＬＰＦによる帯域制限を外す必要がある場合には、Ｌ
ＰＦをカメラから着脱することなく、回転させるだけで
実現することができる。この内容については、特開平７
−２４５７６２号に詳細に記載されているため、ここで
の説明は省略する。

【０２０３】次に、上記の画素ずらし機構を駆動する回
路について、図３６を用いて説明する。

【０２０４】同図において、１は撮像レンズ光学系、２
は撮像素子で、それらの間の空間には、画素ずらしユニ
ットが配されている。

【０２０５】撮像素子２より出力された撮像信号は、メ
モリ３０１に格納され、メモリから読み出された画像デ
ータは、カメラプロセス回路３０２に供給されて輝度信
号と、色信号が生成され、記録再生系３０６へと供給さ
れ、図示しない記録媒体に記録される。

【０２０６】また表示制御回路３０４へと供給し、モニ
タに表示可能な信号形式に変換した後、モニタディスプ
レイ３０５へと表示する。

【０２０７】またデジタル画像信号のまま、パソコン等
に供給するように、デジタル画像出力ＤＯから、外部機
器に出力してもよい。

【０２０８】このように構成された画像処理回路は、マ
イクロコンピュータで構成されたシステムコントロール
回路３０７によって制御される。

【０２０９】すなわち画素ずらしユニットを制御して、
垂直方向及び水平方向に順次平行平板を制御して画素ず
らしを行う。

【０２１０】本発明の第１の実施の形態では、システム
コントロール回路３０７によって、たとえば平行平板３
を制御して垂直方向に３段階、水平方向に２段階に画素
ずらしを行い、その各段階ごとに、平行平板６を制御し
て水平方向における画素ずらしを３段階に行い、結局垂
直方向に３段階、水平方向に６段階の合計１８段階の画
像を取込むことができる。但し、ＯＤＤ，ＥＶＥＮを交
互に読み出すフィールド読み出しのため、画像データと
しては、９枚の画像を取り出すことになる。

【０２１１】これらの各画像は、メモリコントローラ３
０３でメモリ３０１を制御することにより順次記憶さ
れ、メモリ３０１に全画像を取込んだ段階で、順次画素
単位で読み出しを制御し、各画像を１枚の画像に合成し
ながら読み出し、カメラプロセス回路３０２に供給し、
輝度信号処理、色信号処理を行い、高画質の画像信号を
得ることができる。

【０２１２】尚、このカメラプロセスを行わずに、パソ
コン等の外部機器へと出力し、外部機器側で各種画像処
理を行うようにしてもよい。

【０２１３】以上の処理により、撮像素子の実際の画素
数よりもはるかに画素数の多い撮像素子で撮像したのと
等価の高画質の撮像を行うことができる。

【０２１４】上述のように、本発明の各実施の形態にお
ける画素ずらしシステムによれば、画素ずらしシステム
における駆動源を、モーターから電磁石等の電磁駆動手
段に、位置制御手段を複雑なカム等の機構から、突き当
て空間にするとともに、その位置制御の為の突き当て空
間の大きさを異ならせることによって、平行平板等の画
素ずらし用光学素子の傾斜位置を制御し、寸法精度を確
保しなければならない部材を極限まで少なくし、さらに
光学素子の傾斜位置制御の為の特定の支持軸を排除する
ことにより、制御方法の簡素化、高速化が可能な機構、
しかも簡素な機構で、安定した数箇所の光学的位置を得
ることが可能な、画素ずらしシステムを実現することが
できる。

【０２１５】

【発明の効果】以上述べたように、本願発明によれば、
撮像面上における入射光の入射位置をシフトする光学素
子の両端部に光軸方向における移動位置を規制する複数
の規制部を形成し、各規制部に前記光学素子を当接する
ことによって、前記光学素子の傾斜位置を複数の方向に
制御可能とし、且つ光学素子の端部の当接する規制面の
組み合わせを変更することにより、光学素子を複数の傾
斜角に制御可能としたので、極めて簡単な構成、高速、
高精度の画素ずらしを行うことができる。

【０２１６】また光学素子の光軸に対して第１の方向に
おける傾斜角と、前記第１の方向と直交する第２の方向
における傾斜角を変更制御することができ、１つの光学
素子で、前記撮像面内において垂直方向と水平方向の両
方向における画素ずらしを高速に行うことができる。

【０２１７】また垂直（水平）方向の画素ずらしを行う
平行平板を水平（垂直）方向の画素ずらしにも利用で
き、１つの垂直（水平）位置において水平（垂直）方向
の画素ずらしポイント数の２倍の画素ずらしポイントを
得られ、例えば主に水平方向の画素ずらしを行う平行平
板を垂直方向の画素ずらしのシフトにも利用でき、１つ
の水平位置において垂直方向の画素ずらしポイント数の
２倍の画素ずらしポイントを得られ、簡単な構成で、高
画質の画素ずらしを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の前提となる画素ずらしシステムの構成
及び動作原理を説明するための斜視図である。

【図２】図１の画素ずらしシステムの構成及び動作原理
を説明するための図である。

【図３】図１の画素ずらしシステムの構成及び動作原理
を説明するための図である。

【図４】図１の画素ずらしシステムの垂直方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図５】図１の画素ずらしシステムの垂直方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図６】図１の画素ずらしシステムの垂直方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図７】図１の画素ずらしシステムの垂直方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図８】図１の画素ずらしシステムの水平方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図９】図１の画素ずらしシステムの水平方向における
画素ずらし動作を説明するための図である。

【図１０】図１の画素ずらしシステムの水平方向におけ
る画素ずらし動作を説明するための図である。

【図１１】図１の画素ずらしシステムの水平方向におけ
る画素ずらし動作を説明するための図である。

【図１２】図１の画素ずらしシステムの画素ずらし動作
を説明するための図である。

【図１３】本発明における第１の実施の形態の構成を示
す斜視図である。

【図１４】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムの正面図及び上面図である。

【図１５】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図１６】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図１７】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図１８】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図１９】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図２０】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図２１】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２２】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２３】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２４】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２５】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２６】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２７】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図２８】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図２９】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図３０】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を撮像面上で説明するための図である。

【図３１】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作における画素情報取
り込み動作を、時間経過にしたがって表した図である。

【図３２】本発明における第２の実施の形態の画素ずら
しシステムの正面図及び上面図である。

【図３３】本発明における第１の実施の形態の画素ずら
しシステムによるに画素ずらし動作を説明するための図
である。

【図３４】本発明の実施の形態における画素ずらしシス
テムをユニット化した場合の構成を示す図である。

【図３５】本発明の実施の形態における画素ずらしシス
テムのユニットを実際にカメラに組み込んだ場合の構成
を示す図である。

【図３６】本発明の実施の形態における画素ずらしシス
テムを用いて撮像するための回路構成を示すブロック図
である。

【図３７】画素ずらしの原理を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１ 撮像レンズ ２ 撮像素子 ３ 平行平板（垂直方向） ４ アーマチャ ５Ｕａ 電磁石 ５Ｕｂ 電磁石 ５Ｄａ 電磁石 ５Ｄｂ 電磁石 ５ＵＬａ 電磁石 ５ＵＬｂ 電磁石 ５ＤＲａ 電磁石 ５ＤＲｂ 電磁石 ６ 平行平板（水平方向） ７ アーマチャ ８Ｌａ 電磁石 ８Ｌｂ 電磁石 ８Ｒａ 電磁石 ８Ｒｂ 電磁石 ９ 画素ずらしシステム筐体 ９‘ 画素ずらしシステム筐体 １０Ｕ バネ １０Ｄ バネ １０Ｌ バネ １０Ｒ バネ ９１Ｕ 凹部 ９１Ｄ 凹部 ９１Ｌ 凹部 ９１Ｒ 凹部 ９２Ｕ 規制面 ９２Ｄ 規制面 ９２Ｌ 規制面 ９２Ｒ 規制面 ９３Ｕ 規制面 ９３Ｄ 規制面 ９３Ｌ 規制面 ９３Ｒ 規制面 １００ 被写体 ２００ レンズ鏡筒

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像面上に結像された光学像を光電変換
   して撮像信号を出力する撮像手段と、 前記撮像面上における入射光の入射位置をシフトする光
   学素子と、 前記光学素子の両端部に対向して設けられ、その各端部
   の光軸方向における位置をそれぞれ規制することによ
   り、前記光学素子の前記光軸に対して第１の方向におけ
   る傾斜角と、前記第１の方向と直交する第２の方向にお
   ける傾斜角を制御する複数の規制部と、 前記光学素子を前記複数の規制部に当接させるべく駆動
   する複数の電磁駆動手段と、 前記電磁駆動手段を動作して、前記光学素子の前記第１
   の方向における傾斜角を変更することにより、入射光の
   入射位置を前記撮像面内において垂直方向にシフトさ
   せ、前記光学素子の前記第２の方向における傾斜角を変
   更することにより、前記入射光の前記撮像面への入射位
   置を前記撮像面内において水平方向にシフトさせる制御
   手段とを備え、 前記制御手段は、前記電磁駆動手段を前記光学素子の１
   つの各端部に対して１つの磁気回路を形成し、該磁気回
   路により、前記端部を当接させる前記規制面を選択する
   ように構成されていることを特徴する光学装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記光学素子は、前記撮像手段への入射光路内に設けら
   れた平行平板であり、前記平行平板の光軸に対する傾斜
   角を前記規制部によって制御することにより、前記撮像
   面上における入射光の入射位置をシフトするように構成
   されていることを特徴とする光学装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記規制面は前記光学素子の各端部に対し、その光軸方
   向前後に形成されており、且つその光軸方向における位
   置が、前記各端部で互いに異なるように形成されてお
   り、前記光学素子の端部の当接する規制面の組み合わせ
   を変更することにより、前記光学素子を複数の傾斜角に
   制御可能とするように構成されていることを特徴とする
   光学装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記規制面によって許容される前記光学素子の前記光軸
   方向における移動範囲を、その一端部側と、他端部側と
   で１：１の関係にすることにより、前記光学素子の傾斜
   角を最大傾斜位置と最小傾斜位置との間で等分し得るよ
   うに構成したことを特徴とする光学装置。
5. 【請求項５】 請求項１，２または４において、 前記規制面と当接する前記光学素子の両端部には、それ
   ぞれ前記規制面と線接触あるいは点接触する係合部を設
   けたことを特徴とする光学装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記係合部は前記規制面に線接触する円筒部材であるこ
   とを特徴とする光学装置。
7. 【請求項７】 請求項１または６において、 前記電磁駆動手段は、前記規制面ごとに設けられた複数
   の電磁石からなり、前記各電磁石のオン、オフを制御す
   ることによって、前記光学素子に当接する規制面を選択
   することにより、前記光学部材の傾斜位置を変更するよ
   うに構成されていることを特徴とする光学装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記複数の電磁石は、前記光学素子の各端部の光軸方向
   前後にそれぞれの側において、複数個並設されており、
   前記光学素子の各移動位置ごとに、２つの電磁石をオン
   して１つの磁気回路を形成するように構成されているこ
   とを特徴とする光学装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記複数の電磁石のうち、１つの電磁石は１つの電磁コ
   イルと１つの電磁ヨークで構成され、１つの電磁石に付
   き１つの電磁ヨークの一端のみが、前記光学素子の一端
   部に対向して配置されていることを特徴とする光学装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記光学素子の一端部に対向されて配置された前記複数
    の電磁石のうち、同時にオンされる２つの電磁石に与え
    られる所定の電流方向は、一方の電磁ヨークの一端がＳ
    極、他方の電磁石の電磁ヨークの一端がＮ極となるよう
    に制御され、両電磁石によっと１つの磁気回路を形成す
    るように構成されていることを特徴とする光学装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、 前記光学素子は、前記撮像面への入射光の入射位置を、
    前記撮像面内において主に垂直方向にシフトする垂直方
    向光学素子と、前記撮像面への入射光の入射位置を、前
    記撮像面上において主に水平方向にシフトする水平方向
    光学素子とを備え、垂直方向光学素子は前記所定の１つ
    の垂直方向傾斜位置において１から３箇所の水平方向傾
    斜位置を、水平方向光学素子は１つの水平方向傾斜位置
    において１から３箇所の垂直方向傾斜位置を、各々有し
    ていることを特徴とする光学装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記光学素子は、前記撮像面への入射光の入射位置を、
    前記撮像面内において主に垂直方向にシフトする垂直方
    向光学素子と、前記撮像面への入射光の入射位置を、前
    記撮像面上において主に水平方向にシフトする水平方向
    光学素子とを備え、垂直方向光学素子は前記所定の１つ
    の垂直方向傾斜位置において１から３箇所の水平方向傾
    斜位置を、水平方向光学素子は１つの水平方向傾斜位置
    において１から３箇所の垂直方向傾斜位置を、各々有し
    ていることを特徴とする光学装置。