(57)【要約】【課題】  簡単な機構で高精度で駆動できる画素ずらし微動機構を提供する。【解決手段】  被写体からの光は、光学レンズ系６を通過し反射鏡１で反射されて撮像素子７上に結像される。反射鏡１と撮像素子７とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、Ｙ軸方向微動機構５は、Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に反射鏡１を機械的に微動させ、Ｘ軸方向微動機構１２は、Ｚ軸及びＹ軸に垂直なＸ軸方向に撮像素子７を機械的に微動させる。【選択図】  図１
2006140626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズ系と、反射鏡と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過し前記反射鏡で反射されて前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、
前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、
前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構と
を更に備えることを特徴とする画素ずらし微動機構。
【請求項２】
光学レンズ系と、反射鏡と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過し前記反射鏡で反射されて前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、
前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、
前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構と
を更に備えることを特徴とする画素ずらし微動機構。
【請求項３】
光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、
前記光学レンズ系と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、
前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構と
を更に備えることを特徴とする画素ずらし微動機構。
【請求項４】
反射鏡と、光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記反射鏡で反射され前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、
前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、
前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構と
を更に備えることを特徴とする画素ずらし微動機構。
【請求項５】
反射鏡と、光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記反射鏡で反射され前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、
前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、
前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、
前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構と
を更に備えることを特徴とする画素ずらし微動機構。
【請求項６】
前記Ｙ軸方向微動機構及び前記Ｘ軸方向微動機構が、圧電アクチュエータを備える請求項１〜５のいずれかに記載の画素ずらし微動機構。
【請求項７】
前記Ｙ軸方向微動機構及び前記Ｘ軸方向微動機構が、電磁アクチュエータを備える請求項１〜５のいずれかに記載の画素ずらし微動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子上に形成された被写体像を撮像素子に対して微小量だけ相対的に移動させる画素ずらし微動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いた電子カメラの急速な普及にともない、種々の分野で高精細画像が要求されてきている。固体撮像素子の撮像面は、光電変換を行う受光素子（画素）が多数形成されている。この受光素子の形成密度、すなわち受光素子の配列のピッチによって、解像度が決まる。現在、ＣＣＤなどの固体撮像素子の撮像デバイスにより実現されている画素数は数百万画素であるが、高解像度に対する要求はますます高まっている。解像度を高めるため、受光素子の配列ピッチを小さくすることで、高密度化する努力がなされているが、製造工程が複雑化し、必然的に製造コストが高くなる傾向にある。したがって、撮像素子の高密度化には限界がある。
【０００３】
そこで、電子カメラにおいては、撮像素子の能力である画素数は同じままで、より高解像度な画像を得る方法として、銀塩写真のカメラにはない技術である、画素ずらし方式が用いられている。一例として、撮像素子の結像面を受光素子の配列ピッチの半分だけ水平方向にずらし、このずらしの前後で撮像した被写体像を合成して、水平方向のサンプリング周波数を２倍にして、水平解像度を２倍にする撮像機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この高解像度化方法は、水平方向の解像度の向上は実現されるが、垂直方向の解像度の向上は実現できない。
【０００４】
そこで、水平方向と垂直方向の両方の解像度を向上させる画素ずらし方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これを図１０を用いて説明する。ベース５０にスペーサ５１を介して垂直方向微小変位板５２の固定部５２ａが固定される。垂直方向微小変位板５２の可動部５２ｂに、水平方向微小変位板５３の固定部５３ａが固定される。水平方向微小変位板５３の可動部５３ｂにブラケット５４を介して撮像素子５５を保持する撮像素子基板５６が固定される。垂直方向微小変位板５２に取り付けられた圧電アクチュエーター５２ｃは、可動部５２ｂを固定部５２ａに対して垂直方向に微小駆動する。水平方向微小変位板５３に取り付けられた圧電アクチュエーター５３ｃは、可動部５３ｂを固定部５３ａに対して水平方向に微小駆動する。撮影レンズ系６０は、レンズマウント６１、フロントパネル６２、一対の取付板６３ａ，６３ｂを介してベース５０に固定される。
【０００５】
撮影レンズ系６０は撮像素子５５の撮像面に被写体像を結像する。この状態において、圧電アクチュエーター５２ｃ，５３ｃにより、撮像素子５５を垂直方向及び水平方向に、受光素子の配列ピッチの半分だけそれぞれ微小移動させる。微小移動の前後で撮像した画像を電子的に合成することにより、高解像度の画像を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、垂直方向及び水平方向に撮像素子５５を微動させる機構は機械的精度が要求されるため、複雑で大型な装置になってしまう。さらに、垂直方向微小変位板５２の可動部５２ｂには、撮像素子５５、撮像素子基板５６、及びブラケット５４に加えて水平方向微小変位板５３も搭載されるため、圧電アクチュエーター５２ｃの負荷に駆動される被駆動物の重量が増大する。従って、垂直方向の高速な駆動が困難である。
【０００７】
被駆動物の重量を軽減した微動機構が各種提案されている。その一例として、薄型軽量化を図った微動機構を図１１を用いて説明する（例えば、特許文献３参照）。例えば厚み５ｍｍ程度の１枚の金属板材をワイヤ放電加工機で切り欠き加工することにより、金属板材内に、１つの平板形状の固定台１１０と、１つの平板形状の可動部１１１と、４つの板ばね部１１２ａ〜１１２ｄと、４つの駆動ばね部１１３ａ〜１１３ｄと、４つのアーム部１１４ａ〜１１４ｄと、４つのヒンジ部１１５ａ〜１１５ｄとを形成する。正方形状の可動部１１１は、その四隅のＬ字形状の板ばね部１１２ａ〜１１２ｄを介して固定台１１０と接続されている。また、可動部１１１は、４つの駆動ばね部１１３ａ〜１１３ｄと、４つのアーム部１１４ａ〜１１４ｄと、４つのヒンジ部１１５ａ〜１１５ｄとをそれぞれ順に介して、固定台１１０と接続されている。４つの駆動ばね部１１３ａ〜１１３ｄは狭幅の直線状であり、その一端は可動部１１１に接続され、他端は４つのアーム部１１４ａ〜１１４ｄの一端にそれぞれ略Ｌ字状に接続されている。４つのアーム部１１４ａ〜１１４ｄの他端は、４つのヒンジ部１１５ａ〜１１５ｄをそれぞれ介して固定台１１０に接続されている。図示したように、可動部１１１の中央で直交するＸ軸及びＹ軸を定義すると、４つの駆動ばね部１１３ａ〜１１３ｄはＸ軸又はＹ軸に沿って配置され、板ばね部、駆動ばね部、アーム部、及びヒンジ部はＸ軸及びＹ軸に対して略軸対称に配置されている。Ｘ軸方向に延びるアーム部１１４ａ及びＹ軸方向に延びるアーム部１１４ｄには、圧電アクチュエーター１１６ａ，１１６ｂがそれぞれ取り付けられている。圧電アクチュエーター１１６ａ，１１６ｂは、アーム部１１４ａ及びアーム部１１４ｄを、ＸＹ面内においてその長手方向と直交する方向に、固定台１１０に対して変位させる。かくして、可動部１１１は、固定台１１０の略中央にて、ＸＹ面内で、互いに直交するＸ軸及びＹ軸の二方向に移動可能である。この可動部１１１に撮像素子が搭載される。
【０００８】
例えば、圧電アクチュエータ１１６ａに所定の電圧を印加して伸びさせると、アーム部１１４ａはヒンジ部１１５ａを支点にして回転運動（反時計回り）を起こし、駆動ばね部１１３ａを＋Ｙ方向に移動させ、可動部１１１を＋Ｙ方向に微小移動させる。このとき、可動部１１１と接続されているＸ軸上の２つの駆動ばね１１３ｂ，１１３ｄは曲げ変形されるが、Ｙ軸に対して可動部１１１の両側に軸対称に配置されているため、可動部１１１は回転運動を起こさずに＋Ｙ方向にのみ移動（並進運動）する。同様に、圧電アクチュエータ１１６ｂに所定の電圧を印加することにより、可動部１１１を回転運動を起こさずに＋Ｘ方向にのみ移動（並進運動）させることができる。
【０００９】
このような構造によって、固定台１１０と同一平面内に配置された可動部１１１を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に、回転運動を伴うことなく、且つＺ軸（Ｘ軸及びＹ軸に直交する軸）方向の変位を伴うことなく、移動させることができるので、可動部１１１に搭載された撮像素子上に形成された被写体像を受光素子の配列方向に沿って正確に移動させることが可能になる。
【特許文献１】特開昭５９−１３４７６号公報
【特許文献２】特開平１−１２３５８０号公報
【特許文献３】特開２００３−９８０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の図１１の微動機構では、可動部１１１が回転運動しないように、板ばね部、駆動ばね部、アーム部、及びヒンジ部などを軸対称に、かつ、たわみのバランスが保たれるように、さらに撮像素子の重量をも考慮して、１枚の金属板材を極めて高精度に加工する必要がある。そのため、微動機構が高価になり、量産に適さないという課題があった。
【００１１】
本発明は、かかる従来の技術の課題を鑑みてなされたものであり、その目的にするところは、簡単な機構で高精度で駆動できる画素ずらし微動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の画素ずらし微動機構は、光学レンズ系と、反射鏡と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過し前記反射鏡で反射されて前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構とを更に備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２の画素ずらし微動機構は、光学レンズ系と、反射鏡と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過し前記反射鏡で反射されて前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構とを更に備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の画素ずらし微動機構は、光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、前記光学レンズ系と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構とを更に備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の画素ずらし微動機構は、反射鏡と、光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記反射鏡で反射され前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記撮像素子を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構とを更に備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５の画素ずらし微動機構は、反射鏡と、光学レンズ系と、撮像素子とを備え、被写体からの光が前記反射鏡で反射され前記光学レンズ系を通過して前記撮像素子上に結像される画素ずらし微動機構であって、前記反射鏡と前記撮像素子とを結ぶ光軸をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸に垂直な一方向であるＹ軸方向に前記反射鏡を機械的に微動させるＹ軸方向微動機構と、前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に前記光学レンズ系を機械的に微動させるＸ軸方向微動機構とを更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学系を構成する２つの部材をそれぞれ独立して変位駆動するＸ軸方向微動機構とＹ軸方向微動機構とを備えるので、変位にともなって前記２つの部材が回転したり、結像面がずれてフォーカスが甘くなったりする欠点が生じない。しかも、このような高精度駆動機構は、構成が簡単であるので、比較的安価に、容易に量産できる。従って、本発明によれば、微小変位移動にばらつきが少なく、かつ、高い信頼性を有する画素ずらし微動機構を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の上記の第１〜第５の画素ずらし微動機構において、前記Ｙ軸方向微動機構及び前記Ｘ軸方向微動機構が、圧電アクチュエータを備えることが好ましい。これにより、高精度な微動変位の制御が可能になる。また、圧電アクチュエータに印加する電圧の大きさを制御することによって、必要な駆動変位量の調整が容易に可能になる。
【００１９】
あるいは、本発明の上記の第１〜第５の画素ずらし微動機構において、前記Ｙ軸方向微動機構及び前記Ｘ軸方向微動機構が、電磁アクチュエータを備えることが好ましい。これにより、電磁アクチュエータに流す電流値の大きさを制御することによって、必要な駆動変位量の調整が容易に可能になる。
【００２０】
本発明の画素ずらし微動機構としては、上記第１及び第４の画素ずらし微動機構のように、反射鏡を微動させる機構と撮像素子を微動させる機構とを備えることが好ましい。これは、以下の理由による。光学レンズ系は一般に焦点合わせ機構を含むために、その重量が大きいこと、及び、重心バランスが変化しやすいことなどの理由から、光学レンズ系を微動させる機構には大きな駆動力と高い剛性が要求される。これに対して、反射鏡や撮像素子はこのような問題がなく、これらを微動させる機構の構成を簡単化でき、且つ容易に高い信頼性を得ることができる。
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、以下に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１に係る画素ずらし微動機構の概略構成を示した斜視図である。被写体から来る光は、光学レンズ系６を通過して、反射鏡１で反射され、撮像デバイスである撮像素子７に焦点を結び、撮像素子７で電気信号に変換されて、図示しない信号処理部を経て被写体像として認識される。ここで、図示されているように、撮像素子７の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。被写体（図示せず）と光学レンズ系６と反射鏡１とを結ぶ光軸はＹ軸と平行であり、反射鏡１と撮像素子７とを結ぶ光軸はＺ軸と平行であり、両光軸は直交している。
【００２４】
図２は、本実施の形態１に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図であり、反射鏡１をＹ軸方向に微動させる機構の概略構成を示している。反射鏡１は、反射鏡保持台２により所定の角度で保持され、反射鏡保持台２は、Ｙ軸方向に伸縮する圧電アクチュエータ３と反射鏡駆動部固定台４とを介して、図示しない電子カメラ本体に固定されている。このようにして、反射鏡１のＹ軸方向微動機構５が構成されている。圧電アクチュエータ３は、図示しない電気配線を介して、図示しない電圧印加回路と接続されている。圧電アクチュエータ３に電圧を印加することにより、反射鏡１をＹ軸方向に変位駆動することができる。
【００２５】
図３は本実施の形態１に係る画素ずらし微動機構のＹ軸に沿って見た側面図であり、撮像素子７をＸ軸方向に微動させる機構の概略構成を示している。図４は撮像素子７をＸ軸方向に微動させる機構の斜視図である。撮像素子７は可動部ステージ８に取り付けられており、この可動ステージ８は、Ｘ軸方向に伸縮する圧電アクチュエータ１０を介して可動ステージ駆動固定台９と接続されている。この可動ステージ駆動固定台９は図示しない電子カメラ本体に固定されている。可動ステージ８をＸ軸方向に微小駆動する時に、これと垂直なＹ軸方向に可動ステージ８がぶれるのを防ぐために、可動ステージ駆動固定台９には４本のガイドピン１１が設けられている。このようにして、撮像素子７のＸ軸方向微動機構１２が構成されている。圧電アクチュエータ１０は、図示しない電気配線を介して、図示しない電圧印加回路と接続されている。圧電アクチュエータ１０に電圧を印加することにより、撮像素子７をＸ軸方向に変位駆動することができる。
【００２６】
上記のＸ軸方向微動機構１２とＹ軸方向微動機構５の２つの微動機構により、本実施の形態の画素ずらし微動機構が構成される。
【００２７】
次に、本実施の形態の画素ずらし微動機構の作用について説明する。
【００２８】
Ｙ軸方向微動機構５の圧電アクチュエータ３に矩形波の電圧を印加すると、圧電アクチュエータ３は伸縮運動を起こす。この伸縮運動は反射鏡保持台２を介して反射鏡１に伝わり、反射鏡１が、例えば、Ｙ軸方向に原点位置と正側位置との２点間で往復運動する。この反射鏡１の往復運動は、圧電アクチュエータ３に印加する矩形波の形状を最適化することにより、往復運動の両端位置での滞在時間を長くし、２点間の移動時間を短くすることができる。これにより、撮像素子７は、光学レンズ系６が撮像素子７上に形成する被写体像を、周期的にＹ軸方向に微小にずれた２つの像として認識する。圧電アクチュエータ３に印加する矩形波の電圧の大きさを制御することで、反射鏡１の移動量を制御でき、撮像素子７が認識する２つの被写体像のＹ軸方向のずれ量の大きさを調節できる。
【００２９】
図４に示すＸ軸方向微動機構１２において、上述のＹ軸方向微動機構５の圧電アクチュエータ３と同様な矩形波電圧を、圧電アクチュエータ１０に印加することにより、圧電アクチュエータ１０は伸縮運動を起こす。この伸縮運動は、４本のガイドピン１１によりＹ軸方向のぶれが規制された可動ステージ８を介して撮像素子７に伝わり、撮像素子７が、例えば、Ｘ軸方向に原点位置と正側位置との２点間で往復運動する。これにより、上記のＹ軸方向微動機構５の場合と同様に、撮像素子７は、光学レンズ系６が撮像素子７上に形成する被写体像を、周期的にＸ軸方向に微小にずれた２つの像として認識する。圧電アクチュエータ１０に印加する矩形波の電圧の大きさを制御することで、撮像素子７の移動量を制御でき、撮像素子７が認識する２つの被写体像のＸ軸方向のずれ量の大きさを調節できる。
【００３０】
したがって、２つの圧電アクチュエータ３，１０に印加する矩形波電圧を最適に制御することによって、撮像素子７を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれずれた４つの被写体像が得られる。即ち、撮像素子７のＸ軸方向位置及びＹ軸方向位置（Ｘ，Ｙ）が、（原点位置、原点位置）にあるときに撮像した第１像、（正側位置、原点位置）にあるときに撮像した第２像、（正側位置、正位置）にあるときに撮像した第３像、（原点位置、正側位置）にあるときに撮像した第４像が得られる。
【００３１】
本実施の形態の画素ずらし微動機構では、撮像素子７をＸ軸方向に駆動し、反射鏡１をＹ軸方向に駆動した。このように、Ｘ軸方向の被駆動部品とＹ軸方向の被駆動部品とが異なっているので、駆動機構が単純となり、２つの微動機構間で相互干渉が生じない。従って、例えば、１つの撮像素子をＸ軸方向とＹ軸方向に２軸駆動する機構に比べて、駆動精度が向上し、高信頼性の画素ずらし微動機構を実現できる。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、以下に説明する。
【００３３】
図５は、本実施の形態２に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図であり、反射鏡１をＹ軸方向に微動させる機構の概略構成を示している。被写体から来る光は、光学レンズ系６を通過して、反射鏡１で反射され、撮像デバイスである撮像素子７に焦点を結び、撮像素子７で電気信号に変換されて、図示しない信号処理部を経て被写体像として認識される。実施の形態１と同様に、撮像素子７の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。
【００３４】
本実施の形態２では、反射鏡１及びこれをＹ軸方向に微動させるＹ軸方向微動機構５は実施の形態１と同様のものを使用する。実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してそれらについての説明を省略する。
【００３５】
本実施の形態２では、実施の形態１と異なり、撮像素子７は固定されており、光学レンズ系６がＸ軸方向に変位駆動される。
【００３６】
図６は、光学レンズ系６をＸ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構２２の概略構成を示した斜視図である。Ｘ軸方向微動機構２２は、図４に示したＸ軸方向微動機構１２と類似の構造を有している。光学レンズ系６は可動部ステージ１８に取り付けられており、この可動ステージ１８は、Ｘ軸方向に伸縮する圧電アクチュエータ２０を介して可動ステージ駆動固定台１９と接続されている。この可動ステージ駆動固定台１９は図示しない電子カメラ本体に固定されている。可動ステージ１８をＸ軸方向に微小駆動する時に、これと垂直なＺ軸方向に可動ステージ１８がぶれるのを防ぐために、可動ステージ駆動固定台１９には４本のガイドピン２１が設けられている。このようにして、光学レンズ系６のＸ軸方向微動機構２２が構成されている。圧電アクチュエータ２０は、図示しない電気配線を介して、図示しない電圧印加回路と接続されている。圧電アクチュエータ２０に電圧を印加することにより、光学レンズ系６をＸ軸方向に変位駆動することができる。圧電アクチュエータ２０として、光学レンズ系６の重量を考慮して必要な駆動力を発生するものが使用されている。
【００３７】
本実施の形態の画素ずらし微動機構は、上記以外は実施の形態１と同様である。Ｘ軸方向微動機構２２の圧電アクチュエータ２０とＹ軸方向微動機構５の圧電アクチュエータ３に印加する矩形波電圧を最適に制御することによって、実施の形態１と同様に、撮像素子７を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれずれた４つの被写体像が得られる。
【００３８】
本実施の形態によっても、実施の形態１と同様に、単純な駆動機構により、駆動精度が向上し、高信頼性の画素ずらし微動機構を実現できる。
【００３９】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、以下に説明する。
【００４０】
図７は、本実施の形態３に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図であり、撮像素子７をＹ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構１２の概略構成を示している。図示されているように、撮像素子７の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。本実施の形態では、実施の形態１，２に示した反射鏡１を備えていない。被写体（図示せず）と光学レンズ系６と撮像素子７とはＺ軸に平行な一直線上に並ぶ。被写体から来る光は、光学レンズ系６を通過して、撮像デバイスである撮像素子７に焦点を結び、撮像素子７で電気信号に変換されて、図示しない信号処理部を経て被写体像として認識される。
【００４１】
撮像素子７は、実施の形態１に示したＸ軸方向微動機構１２によりＸ軸方向に微小駆動される。光学レンズ系６は、実施の形態２に示したＸ軸方向微動機構２２を駆動方向をＹ軸方向になるようにして設置されたＹ軸方向微動機構２３によりＹ軸方向に微小駆動される。
【００４２】
Ｘ軸方向微動機構１２の圧電アクチュエータとＹ軸方向微動機構２３の圧電アクチュエータに印加する矩形波電圧を最適に制御することによって、実施の形態１，２と同様に、撮像素子７を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれずれた４つの被写体像が得られる。
【００４３】
本実施の形態によっても、実施の形態１，２と同様に、単純な駆動機構により、駆動精度が向上し、高信頼性の画素ずらし微動機構を実現できる。
【００４４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について、以下に説明する。
【００４５】
図８は、本実施の形態４に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図であり、反射鏡１をＹ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構５の概略構成を示している。被写体（図示せず）から来る光は、反射鏡１で反射され、光学レンズ系６を通過して、撮像デバイスである撮像素子７に焦点を結び、撮像素子７で電気信号に変換されて、図示しない信号処理部を経て被写体像として認識される。図示したように、撮像素子７の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。被写体と反射鏡１とを結ぶ光軸はＹ軸と平行である。
【００４６】
本実施の形態４では、反射鏡１及びこれをＹ軸方向に微動させるＹ軸方向微動機構５と、撮像素子７及びこれをＸ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構１２とは実施の形態１と同様のものを使用する。本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、反射鏡１及びこれを微動させるＹ軸方向微動機構５と光学レンズ系６との位置関係のみである。実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してそれらについての説明を省略する。
【００４７】
Ｘ軸方向微動機構１２の圧電アクチュエータとＹ軸方向微動機構５の圧電アクチュエータに印加する矩形波電圧を最適に制御することによって、実施の形態１と同様に、撮像素子７を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれずれた４つの被写体像が得られる。
【００４８】
本実施の形態によっても、実施の形態１と同様に、単純な駆動機構により、駆動精度が向上し、高信頼性の画素ずらし微動機構を実現できる。
【００４９】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５について、以下に説明する。
【００５０】
図９は、本実施の形態５に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図であり、反射鏡１をＹ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構５の概略構成を示している。被写体（図示せず）から来る光は、反射鏡１で反射され、光学レンズ系６を通過して、撮像デバイスである撮像素子７に焦点を結び、撮像素子７で電気信号に変換されて、図示しない信号処理部を経て被写体像として認識される。実施の形態４と同様に、撮像素子７の法線方向をＺ軸、Ｚ軸と直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義する。被写体と反射鏡１とを結ぶ光軸はＹ軸と平行である。
【００５１】
本実施の形態５では、反射鏡１及びこれをＹ軸方向に微動させるＹ軸方向微動機構５と、光学レンズ系６及びこれをＸ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構２２とは実施の形態２と同様のものを使用する。本実施の形態が実施の形態２と異なるのは、反射鏡１及びこれを微動させるＹ軸方向微動機構５と光学レンズ系６及びこれをＸ軸方向に微動させるＸ軸方向微動機構２２との位置関係のみである。実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付してそれらについての説明を省略する。
【００５２】
Ｘ軸方向微動機構２２の圧電アクチュエータとＹ軸方向微動機構５の圧電アクチュエータに印加する矩形波電圧を最適に制御することによって、実施の形態２と同様に、撮像素子７を介して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれずれた４つの被写体像が得られる。
【００５３】
本実施の形態によっても、実施の形態１，２と同様に、単純な駆動機構により、駆動精度が向上し、高信頼性の画素ずらし微動機構を実現できる。
【００５４】
上述の実施の形態１〜５では、反射鏡１、撮像素子７、あるいは光学レンズ系６の微動機構の駆動源として圧電アクチュエータを用いたが、本発明はこれに限定されず、高精度な微小変位駆動が保証されるものであれば、電磁アクチュエータを用いてもよく、あるいは、他種のアクチュエータを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の利用分野は特に制限はないが、例えば、電子カメラの高精細画像化に必要な画素ずらし微動機構として有用である。また、本発明の画素ずらし微動機構を用いることにより、信頼性の高い高精細画像を得られるので、電子カメラの高性能化以外にも、顕微鏡に搭載される高分解能画像電子撮影装置など科学観察用光学機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画素ずらし微動機構の概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る画素ずらし微動機構のＹ軸に沿って見た側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る画素ずらし微動機構において、撮像素子をＸ軸方向に微動させる機構の概略構成を示した斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る画素ずらし微動機構において、光学レンズ系をＸ軸方向に微動させる機構の概略構成を示した斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る画素ずらし微動機構のＸ軸に沿って見た側面図である。
【図１０】従来の微小変位駆動機構の一例を示した分解斜視図である。
【図１１】従来の微小変位駆動機構の別の例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  反射鏡
２  反射鏡保持台
３  圧電アクチュエータ
４  反射鏡駆動部固定台
５，２３  Ｙ軸方向微動機構
６  光学レンズ系
７  撮像素子
８，１８  可動ステージ
９，１９  可動ステージ駆動固定台
１０，２０  圧電アクチュエータ
１１，２１  ガイドピン
１２，２２  Ｘ軸方向微動機構
５０  ベース
５１  スペーサ
５２  垂直方向微小変位板
５２ａ  固定部
５２ｂ  可動部
５２ｃ  圧電アクチュエーター
５３  水平方向微小変位板
５３ａ  固定部
５３ｂ  可動部
５３ｃ  圧電アクチュエーター
５４  ブラケット
５５  撮像素子
５６  撮像素子基板
６０  撮影レンズ系
６１  レンズマウント
６２  フロントパネル
６３ａ，６３ｂ  取付板
１１０  固定台
１１１  可動部
１１２ａ〜１１２ｄ  板ばね部
１１３ａ〜１１３ｄ  駆動ばね部
１１４ａ〜１１４ｄ  アーム部
１１５ａ〜１１５ｄ  ヒンジ部
１１６ａ，１１６ｄ  圧電アクチュエータ
【図１】
2006140626.tif 000003
【図２】
2006140626.tif 000004
【図３】
2006140626.tif 000005
【図４】
2006140626.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006140626.tif 000008
【図７】
2006140626.tif 000009
【図８】
2006140626.tif 000010
【図９】
2006140626.tif 000011
【図１０】
2006140626.tif 000012
【図１１】
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